纳米人

曾经Nature四篇连发，这次轮到中科院把DNA折纸玩上Nature！

南方
2018-07-17


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第一作者：Xiaoguo Liu, Fei Zhang, Xinxin Jing,

通讯作者：樊春海、Hao Yan

通讯单位：中科院上海应用物理研究所

 

研究亮点：

1. 利用Stöber法，解决了DNA折纸难以沉积其他组分的问题。

2. 构建了高力学强度的DNA-SiO2复合纳米折纸。

 

DNA折纸术(DNAorigami)是一种精确高效的自组装技术，在生物医药、高灵敏度检测、纳米光电子器件等领域表现出巨大的应用前景。自2006年美国科学家Rothemund发明DNA折纸术以来，就备受科学家关注。2017年，Nature更是一期连发4篇Nature报道DNA纳米技术的重要系列进展，不可谓不轰动一时。

 

DNA纳米技术虽然在形貌控制组装方面取得了较大的进步，但是仍然存在一个关键问题：用于维持DNA折纸结构的高离子强度溶液，会导致DNA表面带电荷，抑制其他组分的材料沉积。

 

有鉴于此，中科院上海应用物理研究所樊春海和美国亚利桑那州立大学Hao Yan团队合作，利用Stöber法解决了DNA折纸术的这个重大难题。


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图1. 硅化的DNA折纸术（DOS）

 

研究人员发现，SiO2前驱体分子不会直接沉积在DNA组装结构表面，而是形成团簇。这样，通过复制各种复杂DNA折纸的几何信息，最终可以得到DNA-SiO2复合材料。

 

基于这种策略，研究人员实现了各种DNA折纸结构的组装。在尺度上，可以从10-1000 nm；在形貌上，可以实现框架结构、多孔结构，弯曲结构等等；在维度上，可以实现1-3 D各种维度。

 

研究人员发现，包裹SiO2之后，DNA-SiO2折纸复合结构的柔韧性几乎不变，但是强度比包裹前提高了10倍。

 

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图2. 形貌精确控制

 

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图3. 典型的DNA-SiO2复合纳米结构

 

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图4. DNA-SiO2复合纳米结构力学研究

 

总之，这项研究为DNA纳米技术的研究开辟了新道路，为仿生SiO2纳米结构的研究指明了方向。


参考文献：

XiaoguoLiu, Fei Zhang, Xinxin Jing, Hao Yan, Chunhai Fan et al. Complex silicacomposite nanomaterials templated with DNA origami. Nature 2018.

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0332-7



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