??? DNA(脫氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)納米組裝技術(shù)及應(yīng)用,是近年來納米材料領(lǐng)域迅猛發(fā)展的一個新方向。該研究主要利用DNA和RNA分子構(gòu)建可操控的納米結(jié)構(gòu)或器件,將其應(yīng)用于藥物傳輸、合成生物學(xué)、生物傳感、納米機器、量子自動格點機、納米存儲等,DNA和RNA納米技術(shù)在生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、計算機等多個學(xué)科領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、配位化學(xué)國家重點實驗室的肖守軍教授課題組在國家重大科學(xué)研究計劃(2013CB922101)和自然科學(xué)基金(91027019)等項目資助下,最近采用小環(huán)DNA(64和96個堿基的小環(huán))作為新模塊,分別使用3~6條短的直鏈DNA作為鉸鏈,跨越兩至三個DNA小環(huán),實現(xiàn)了橫向DNA雙鏈環(huán)的平行組裝而構(gòu)成納米管(J. Am. Chem. Soc. 2014,136, 10194-10197)。而之前的研究中,DNA自組裝納米技術(shù)主要使用直鏈DNA為基本原料。由于DNA小環(huán)(幾十到兩百個堿基左右)在生命體系具有特殊的意義,它是基因重組、交換、表達等生物功能的關(guān)鍵中間體之一。小環(huán)DNA還是理想的幾何拓撲學(xué)的研究對象,科學(xué)家們從理論和實驗上研究了它特有的扭曲、彎曲、扭結(jié)、剛性、和離解等力學(xué)性能。基于DNA雙鏈小環(huán)在溶液里的剛性,該課題組提出了利用DNA小環(huán)作為剛性基元構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)的設(shè)想。與以前使用的徑向DNA雙鏈構(gòu)成的納米管不同,環(huán)狀DNA構(gòu)成的納米管的管徑均一且可控,管壁的封閉性好,DNA小環(huán)本身不易被酶降解。這些特點可能使環(huán)狀DNA構(gòu)成的納米管在藥物傳輸、基因上調(diào)或下調(diào)、基因表達、疾病診斷和治療上得到應(yīng)用。
在此之前,他們還報道了光控嵌入偶氮苯人造DNA機器(Small, 2013, 9, 3939-3943),具有重復(fù)單元的滾環(huán)擴增(Rolling Circle Amplification)DNA長單鏈的折紙技術(shù)(J. Am. Chem. Soc.2013,135, 2959-2962),以及滾環(huán)轉(zhuǎn)錄(Rolling Circle Transcription)RNA長單鏈的折紙技術(shù)(Chem. Commun., 2014, 50, 2100-2103),極大地降低了DNA或RNA納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用成本。
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