我國科學(xué)家在DNA自組裝技術(shù)方面取得突破

仿生納米孔道結(jié)構(gòu)的設(shè)計與構(gòu)建是生物分析、合成化學(xué)和限域催化領(lǐng)域的熱點。經(jīng)典的蛋白質(zhì)納米孔道結(jié)構(gòu)精確，然而其可控性和穩(wěn)定性較差；通過電子束刻蝕固態(tài)納米孔道成本高、重復(fù)性差、通量低。自組裝DNA納米結(jié)構(gòu)合成納米孔道具有可編程設(shè)計、成本低廉、通量高等優(yōu)點，但DNA孔道結(jié)構(gòu)的剛性和穩(wěn)定性成為阻礙其廣泛應(yīng)用的瓶頸。因此，如何提升DNA結(jié)構(gòu)的強度已成為DNA納米技術(shù)領(lǐng)域的一個巨大挑戰(zhàn)。

在國家重點研發(fā)計劃納米科技重點專項項目“精確自組裝納米標記分析方法在前列腺癌早期檢測與預(yù)后中的應(yīng)用研究”的支持下，中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所樊春海團隊在發(fā)展精確自組裝的框架核酸并應(yīng)用于生物分子界面調(diào)控，發(fā)展高靈敏生物傳感檢測和活細胞分析等方面開展了深入研究，提出了一種框架核酸誘導(dǎo)的團簇預(yù)水解策略，將經(jīng)典St?ber硅化學(xué)引入DNA結(jié)構(gòu)體系，成功實現(xiàn)了精確可控的DNA-二氧化硅固態(tài)納米結(jié)構(gòu)的制備，可在納米尺度上將DNA序列編碼的自組裝結(jié)構(gòu)精確復(fù)制成具有剛性結(jié)構(gòu)的二氧化硅構(gòu)型，并且可以由二維平面結(jié)構(gòu)拓展至三維框架、三維曲面、簡單幾何結(jié)構(gòu)以至復(fù)雜有序結(jié)構(gòu)。這一新策略突破了傳統(tǒng)硅化學(xué)合成在材料結(jié)構(gòu)尺度上的限制，實現(xiàn)了納米尺度二氧化硅結(jié)構(gòu)的精確制備；在保持基于DNA的固態(tài)納米孔精確結(jié)構(gòu)的同時賦予其優(yōu)異的力學(xué)性能。該技術(shù)構(gòu)建的納米孔道結(jié)構(gòu)精確、可控、穩(wěn)定，可實現(xiàn)低成本宏量制備，為研究納米孔道中的新奇物理、化學(xué)性質(zhì)和分析應(yīng)用提供了全新的工具，有望在納米電子、納米機器人及藥物輸運等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。