作者：张敬宇    摄影：williamhill威廉希尔官网

12月12日下午，威廉希尔官网面向本科生推出的高端学术讲座通海讲堂第105期在奉贤校区通海厅正式开讲，主讲嘉宾康奈尔大学罗丹教授作题为“把DNA做成万能通用材料”的主题报告，威廉希尔官网生物反应器工程国家重点实验室主任张立新教授主持。

开讲前，张立新介绍了罗丹教授的教育背景及科研经历，将“生化环材”学生专业背景、就业疑惑和罗丹的研究工作紧密衔接。报告伊始，罗丹首先提出了一个引人入胜的观点，认为DNA不仅仅是一种遗传材料，更是一种神奇的多功能通用材料。通过有趣的提问，他循序渐进地解释了DNA为何如此神奇。详细介绍了实验室如何通过高效的酶反应，首次在全球范围内大规模合成了宏观的纯DNA水凝胶、无需细胞即可生产蛋白质的P胶以及没有生命却能够制造蛋白质的人工细胞。这一系列创新为“无细胞合成生物学”开辟了一条崭新的道路。

首先DNA作为塑料原料有哪些优势，能够实现哪些应用呢？与合成高分子材料不同，DNA是一种天然存在且拥有悠久历史的高分子。几乎所有生物都拥有分解DNA的酶，因此无需担心无法降解的问题。此外，DNA的来源非常广泛，生物不断地制造DNA，可谓取之不尽用之不竭。研究团队通过从海洋微生物和酿酒厂等残渣中收集天然DNA作为原料。通过独特的小分子交联剂，成功在室温下迅速将DNA解旋形成凝胶。通过调整条件，可以制备出柔软或坚硬的DNA凝胶，展现出电绝缘性、高强度和可拉伸性等特性。通过添加其他材料，还赋予DNA凝胶新功能，如不粘性和高黏附力。DNA塑料的制备简便、环保，具备替代传统塑料的潜力。

此外，罗丹还强调了实验室创造的“类生命材料” DNA soft robots 的独特之处。这种材料不仅具备自主进化能力，而且结合人工智能技术，可以实现对病原体的快速诊断，为医学领域带来革命性的变革。如在与重庆西南医院检测科陈鸣教授的合作中，罗丹课题组发现DNA水凝胶可实现基于手机的超薄便携核酸现场检测。这一装置具备在4-37℃野外环境下操作的能力，可从血液、尿液、唾液、污水、食品、植物等样本中检测目标DNA。令人瞩目的是，该检测装置的特异度达到单碱基差异水平，而辅助设备仅需一台智能手机。这项技术的优势显而易见。首先，便携性极高，通过智能手机即可完成检测，不再需要复杂昂贵的设备。其次，覆盖多种样本来源，使其在不同领域的应用更为广泛。最重要的是，高度特异的检测水平保证了结果的准确性，为现场实时监测提供了可靠的解决方案。这一创新有望在医学、环境监测和食品安全等领域产生深远影响。

在互动环节，罗丹一一解答了学生们对于“类生命材料与人工智能融合时所面临的挑战”“将基因与凝胶结合时可能遇到的问题”以及“DNA材料何时能够在我们日常生活中广泛应用”等问题。他以生动形象的语言，深入浅出地描绘了这些科学领域的复杂性，为听众呈现了一幅令人深思的未来科技画卷。

总体而言，罗丹实验室的研究为DNA材料的开发提供了新的方向，将纳米技术和生物制造领域融合，为可持续性材料的发展和医学应用的创新带来了新的希望。这一研究不仅在国际上取得了显著成果，而且为我们理解生命起源和发展提供了全新的视角。

威廉希尔官网williamhill威廉希尔官网部分青年教师代表参加了此次“通海讲堂”。