1.4.1　DNA合成

DNA合成（DNA synthesis）技術是指按照預定的核苷酸序列，將脫氧核苷酸逐個進行人工鏈接合成DNA的方法，使人們可以從信息和原始化學物質出發，在不依賴DNA模板的情況下直接構建遺傳物質。高通量、快速、低成本的DNA合成是合成生物學領域的核心技術。

DNA合成一般采用固相亞磷酰胺三酯法，這種方法具有高效、快速偶聯等優點，已在DNA化學合成中得到廣泛應用。其反應過程主要是單個堿基經過保護基（deblocking）、活化（activation）、連接（coupling）、封閉（capping）和氧化（oxidation）5個步驟連接到位于固相載體的DNA片段上，重復上述步驟可獲得DNA粗片段，對粗片段再進行切割、脫保護基、純化，即可得到目標DNA片段。合成的DNA片段構建到質粒中，并轉入細胞進行復制。

除此之外，DNA合成的方法還有柱式合成和酶促合成。柱式合成方法具有可合成任意序列、準確性高等優勢，但其通量較低，無法滿足未來DNA合成需求；酶促合成方法具有低成本、高保真、高效率等優勢，但相關技術尚未成熟，其發展存在一定的不確定性。

近年來，DNA微陣列原位化學合成法得到了飛速發展和廣泛應用。這種方法是在固相亞磷酰胺三酯法的基礎上，整合分子生物學、微電子學、光電化學等學科的相關技術，實現DNA序列的并行高通量合成。DNA合成技術使研究人員可以在缺少DNA模板的情況下“從頭開始”設計與合成DNA分子，進而在不同維度上實現基因元件、基因線路、信號通路及復雜生命體的設計與構造。