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西安交通大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在手性DNA納米管自組裝的研究取得重要進(jìn)展

來源:西安交通大學(xué)      2019-12-05
導(dǎo)讀:自從20世紀(jì)80年代DNA納米技術(shù)的概念提出以來,利用DNA模塊、DNA折紙及環(huán)狀DNA等多種方法都可實(shí)現(xiàn)DNA納米管的自組裝,但其尺寸均受到了嚴(yán)重限制,目前報(bào)道的DNA納米管直徑大多小于100 nm。制備大尺寸DNA納米管一直是科學(xué)家們面臨的重大挑戰(zhàn)。因此,發(fā)展一種系統(tǒng)性、通用性的DNA納米管構(gòu)建策略尤為重要。由于DNA自身良好的生物相容性,使得DNA納米管在藥物運(yùn)載、生物反應(yīng)器等方面有著可觀的應(yīng)用前景。


圖1 手性DNA納米管自組裝示意圖

聚焦此問題,西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)團(tuán)隊(duì)對于大尺寸DNA納米管自組裝進(jìn)行了深入研究,并取得了重大突破。研究發(fā)現(xiàn)通過對DNA結(jié)構(gòu)重復(fù)單元的剛性和曲率進(jìn)行調(diào)節(jié),可以構(gòu)建不同直徑的納米管,范圍可從50 nm 調(diào)節(jié)至550 nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,剛性大、曲率小的DNA結(jié)構(gòu)重復(fù)單元有利于大直徑納米管的生成。同時(shí)DNA雙鏈扭轉(zhuǎn)密度的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了納米管手性的控制,為納米材料構(gòu)建手性支架平臺奠定了良好的基礎(chǔ)。

研究成果以孫莎博士為第一作者及通訊作者,西安交通大學(xué)作為第一作者和通訊作者唯一單位撰寫的論著 “Large Chiral Nanotubes Self-Assembled by DNA Bricks” 被 Journal of the American Chemical Society雜志在線發(fā)表。該雜志影響因子14.69,是生物化學(xué)材料等相關(guān)領(lǐng)域的國際頂級綜合性期刊。

圖2 (左)手性可控的DNA納米管自組裝。(右)通過厚度和扭曲密度的控制可實(shí)現(xiàn)不同尺寸的DNA納米管構(gòu)建。

該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金的資助。醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院李冬民教授及南京大學(xué)化學(xué)系朱進(jìn)教授對該工作提供了重要幫助,臨床醫(yī)學(xué)本科生楊宇軒同學(xué)協(xié)助完成了部分工作。

論文鏈接:http://dx.doi.org/10.1021/jacs.9b08737


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