可编程RNA浓度场构建及其在自组装与组织工程中的应用

【编辑推荐】来自国际团队的研究人员通过开发DNA水凝胶"化学画布"，实现了RNA浓度场的精准绘制。该技术利用水凝胶持续合成RNA、周围酶降解RNA的机制，可稳定生成复杂二维图案（如丘陵、山谷），为自组装纳米材料、组织工程和适应性材料提供了可编程的化学梯度设计工具，解决了传统方法梯度单一、易衰减的难题。

　　

生命体通过解读化学图谱（chemical maps）实现生长与修复——这些分子浓度的空间梯度如同导航图，指导果蝇复眼形成、神经环路构建乃至微生物群落自组织。如今，科学家们创造了一种革命性的"化学画布"系统：将含DNA的水凝胶作为可编程RNA发生器（generators），其持续转录的RNA被周围液体中的酶实时清除，形成持续数小时的稳定浓度丘陵。

巧妙之处在于浓度场的叠加效应——多个水凝胶排列可构建出厘米级范围、微米级精度的复杂地形（如峰谷、山脊）。通过算法优化水凝胶排布，用户只需绘制目标图案，系统便能自动计算最小发生器组合方案。该平台具有高度模块化特性：更换DNA模板即可切换RNA链，支持多RNA组合，且能拓展至3D打印或曲面应用。

这种可编程RNA景观为多领域带来突破：引导纳米/微米粒子自组装，定向调控组织生长，触发局部化学反应，乃至构建光学/电子材料图案。将生物学原理转化为易用的设计工具，为合成生物学、软体机器人和先进制造领域开启了化学"打印"复杂可重构结构的大门。

关键突破包括：
• 水凝胶转录生成稳定RNA浓度场
• 局部梯度叠加形成复合RNA场
• 通过发生器排布优化实现目标图案设计
• 为材料与细胞组织提供可编程 patterning（图案化）方案

这项技术首次实现了体外跨尺度（从微米到厘米）稳定、可重构的RNA浓度场构建，为模仿生命系统的化学通讯机制提供了全新范式。