从溶液到表面定位的DNA纳米自组装技术

DNA纳米自组装技术由Nadrian C. Seeman教授开创，该技术利用DNA分子构建的刚性模块如双（三）交叉分子瓦等结构基元自组装成DNA阵列，最近十来年又发展了二维和三维的DNA折纸技术、DNA纳米机器、DNA阵列为支架的功能单元（蛋白质和金纳米粒等）的可控组装、和基于DNA结构基元的三维晶体生长。我们将探索构建新的功能DNA模块，将DNA－功能分子或量子点的偶联物以及人造oligo序列引入自组装体系，生长新的功能DNA阵列和纳米器件；表面定位的DNA自组装体系被推理为未来应用的关键技术，我们将结合硅表面化学修饰和纳米加工技术，调控DNA自组装体系在硅表面的定位吸附及定位/原位生长，使其具有的光、电、或生物效应能被转化为批量输出的读出信号，表面定位的DNA自组装体系将架起该技术从微观到宏观的一座桥梁。

DNA纳米自组装技术由Nadrian C. Seeman教授开创，该技术利用DNA分子构建的刚性模块如双和三交叉分子瓦等结构基元自组装成一维和二维DNA阵列及基于DNA分子瓦结构基元的三维晶体，用长链病毒DNA构建二维和三维的DNA折纸技术等。自然科学基金重大研究计划《可控自组装体系及其功能化》的培育项目《从溶液到表面定位的DNA纳米自组装技术》探索了：1）用滚环扩增的DNA和RNA作为支架分子构建一维纳米线和二维DNA有序结构，该方法的优点是滚环扩增的DNA和RNA支架分子的来源经济实惠，支架分子为以DNA小环的互补链为周期的长DNA或RNA单链，只用个位数的合成短链就能将滚环扩增的DNA和RNA长链支架分子折叠为一维纳米线或二维结构阵列，为该技术在纳米和生物科技领域的实际应用提供了可能性；2）合成了甘油-偶氮苯分子作为DNA骨架的一个单元（类似于带一个碱基的核糖单元）并构建人造DNA序列（我们称为赝DNA），该赝DNA在室温、20秒光照条件下反式-顺式的转换效率达80%以上，这为光控人造DNA在纳米科技和生物领域的应用提供了绿色能源的模式；3）结合硅表面化学修饰和纳米加工技术，定位共价偶联DNA分子并实现了原位的滚环扩增，应用于DNA芯片检测技术。.原则上完成了项目预定的目标，具体细节有调整，部分实验数据和结论以研究论文形式发表在JACS、Small、Chem. Commun.等杂志上。