梳型阳离子共聚物辅助DNA纳米结构在恒温下的精确快速及可控自组装

Recently, based on DNA nano self-assembly, "DNA origami" has become a powerful tool in nanobiomaterials and DNA nanotechnology fields. Rapid fabrication of DNA origami structure, effective regulation of DNA origami size, and improvement of DNA origami yield and stability are the keys of DNA origami technology. Cationic comb-type copolymer (CCC) accelerates DNA hybridization and strand exchange reactions, while stabilizing DNA multi-level structures, even with low DNA concentration and less sticky end. Thus we will study on "Rapid and Controllable Folding of DNA into Nanoscale Shapes at Constant Temperature Assisted by CCC" in this project. We would get effective folding of DNA into nanoscale shapes, controllable DNA origami size, and improved yield and the stability of DNA origami structure at constant temperature. The research contents include: synthesis and characterization of CCC (PLL-g-Dex), folding and assembly of DNA into nanoscale shapes with highly efficiency, and controllable DNA origami structure promoted by PLL-g-Dex.

近年来，基于DNA纳米结构自组装的“DNA折纸术”已成为生物纳米技术领域的前沿课题。在恒温、特别是在室温下快速、精确的构建DNA结构单元模块，有效的调节DNA折纸的大小，并提高DNA折纸结构的产率和稳定性是DNA折纸技术的关键。研究表明，梳型阳离子共聚物能够在较低的DNA浓度和较少的DNA 粘性末端的条件下加速DNA杂交及链交换反应，同时提高DNA多级结构的稳定性，这恰恰是DNA折纸结构实现精确、快速及可控组装的关键点。由此，我们提出“梳型阳离子共聚物辅助DNA纳米结构在恒温下精确快速及可控组装”的概念，并以此作为本项目的主要研究内容。希望能够在恒温下有效的构建DNA纳米结构模块，可控调节DNA 折纸大小，并且提高DNA折纸结构的产率和稳定性。研究内容包括：梳型阳离子共聚物PLL-g-Dex 促进DNA 纳米结构单元的精确组装，以及PLL-g-Dex 驱动可控DNA折纸结构的快速构建。

近年来，基于DNA纳米结构的自组装已成为生物纳米技术领域的前沿课题。在恒温、特别是在室温下快速、精确的构建DNA结构单元模块，有效的调节DNA纳米结构的大小，并提高DNA多级结构的产率及稳定性是DNA纳米技术的关键。研究表明，梳型阳离子共聚物能够在较低的DNA浓度和较少的DNA粘性末端的条件下加速DNA杂交及链交换反应，同时提高DNA多级结构的稳定性，这恰恰是DNA纳米结构实现精确、快速及可控组装的关键。由此，我们提出“梳型阳离子共聚物辅助DNA纳米结构在恒温下精确快速及可控组装”的概念，并以此作为本项目的主要研究内容。希望能够在恒温下有效的构建DNA纳米结构模块，可控调节DNA组装体的大小，并且提高DNA多级结构的产率和稳定性。研究内容包括：梳型阳离子共聚物 PLL-g-Dex 促进DNA纳米结构单元的精确组装，以及驱动可控DNA高阶结构的快速构建及其应用。研究结果表明：梳型阳离子共聚物PLL-g-Dex能够加速DNA纳米模块的构建，同时提高DNA高阶结构的稳定性。在无需退火工艺的室温条件下，单体即可通过粘性末端快速杂交形成稳定的六边形 DNA 折纸多聚体。我们希望这种梳型阳离子共聚物辅助下的DNA纳米技术能够为框架核酸精确的纳米定位，以及基于DNA纳米结构的载药系统与传感系统的精准调控创造条件。