利用DNA引導異質結構自組裝研究取得進展

2020-11-29 生物谷



近日，中國科學院國家

納米

科學中心研究員丁寶全課題組等在利用形狀匹配策略調控DNA引導的異質結構自組裝研究中取得新進展。相關研究成果以Shape Complementarity Modulated Self-assembly of Nanoring and Nanosphere Hetero-nanostructures為題，在線發表在Journal of the American Chemical Society上。

形狀匹配在分子識別中十分重要，如主-客體分子識別、酶與底物的識別，以及適配體與靶標的識別等。

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粒子的形狀可以影響

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粒子之間的相互作用，從而決定納米粒子的組裝取向以及組裝產物結構，並最終影響組裝體的性質。形狀匹配自組裝策略在納米粒子，特別是在不同形狀的納米粒子的自組裝中很少被採用，很大程度上是因為合成具有形狀互補的納米粒子以及引導粒子間的相互識別上存在的挑戰。因此，開發新的基於形狀匹配的自組裝策略，用於特定異質結構的組裝體構建很有必要。

在前期工作中，丁寶全課題組通過調控DNA自組裝結構表面指定位點的分子間作用，實現金屬及金屬氧化物圖案的可控排布（J. Am. Chem. Soc.， 2019，141， 17968）及金屬顆粒的可控組裝（Angew. Chem. Int. Ed.， 2018， 57， 2846； Nano Lett.， 2017， 17， 7125）。在此基礎上，丁寶全課題組與復旦大學聶志鴻課題組合作，提出一種全新的利用形狀匹配調控DNA引導自組裝的策略用來構建基於金納米環的異質結構。該研究報導了一種簡單有效的策略，可以以較高產量實現尺寸可控、形貌均一的金納米環的合成。利用DNA修飾的金納米環與金納米球的形狀匹配策略進行自組裝，構建了具有明確幾何構型的不同金納米環異質結構，如土星、鑽戒和蝴蝶結構型的納米結構。其組裝規則是通過金納米環和金納米球的尺寸形狀匹配度進行調控，並通過納米粒子間DNA的鹼基互補識別進行驅動。通過單顆粒暗場光學測量，該研究實現了金納米環異質結構中由於金環的對稱性破缺產生的四級暗模式的觀測。該策略可以應用於其他具有互補形狀的納米粒子的自組裝，並將為納米粒子的可控組裝、光學元件的相互作用研究以及等離子體光學器件的發展提供經驗和範例。(

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