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  近日，合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院李育林研究員課題組提出了一種全新的調(diào)控方法，使DNA納米自組裝不再依賴特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制，進(jìn)一步拓寬了DNA納米材料的應(yīng)用前景。相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》并被評(píng)選為熱點(diǎn)論文。

  由于其精巧的納米結(jié)構(gòu)以及超強(qiáng)的組裝能力，DNA分子不僅可作為遺傳信息的載體，還可被用作一種新型“智能”納米材料。以DNA分子為原料，利用DNA鏈與鏈之間復(fù)雜的相互作用，可采用類似“搭積木”等方式將DNA組裝成為各種穩(wěn)定有序的微納米結(jié)構(gòu)材料。通過對(duì)這些結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，可在生物計(jì)算、化學(xué)傳感、藥物遞送等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)其各種目標(biāo)功能，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前采用的動(dòng)態(tài)調(diào)控策略仍依賴于對(duì)DNA組裝結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計(jì)，往往需要采用特殊DNA序列或進(jìn)行特定化學(xué)修飾，從而一定程度限制了其應(yīng)用拓展。

  李育林研究員課題組與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、美國(guó)普渡大學(xué)合作，采用雙質(zhì)子化的乙二胺有機(jī)小分子替代現(xiàn)有方法中用于減弱帶負(fù)電荷的DNA鏈間靜電斥力的二價(jià)金屬陽(yáng)離子，提出了一種非序列依賴的DNA自組裝動(dòng)態(tài)調(diào)控方法。通過循環(huán)改變材料溶液pH值，該課題組實(shí)現(xiàn)了對(duì)DNA結(jié)構(gòu)材料中納米籠結(jié)構(gòu)自組裝與解組裝過程的動(dòng)態(tài)調(diào)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溶液pH值由8.0調(diào)至6.5時(shí)，溶液酸度增加使得雙質(zhì)子化的乙二胺分子濃度增加，促進(jìn)該材料自組裝形成DNA納米籠；當(dāng)溶液pH值由6.5調(diào)至8.0時(shí)，溶液酸度降低使得雙質(zhì)子化的乙二胺分子濃度降低，導(dǎo)致DNA納米籠的解離。隨著溶液pH值的來回改變，DNA納米材料自組裝與解組裝的過程循環(huán)進(jìn)行。

  據(jù)介紹，該方法可廣泛應(yīng)用于所有DNA納米組裝體系，且不需要特殊DNA堿基序列設(shè)計(jì)，也不需要特定DNA化學(xué)修飾，具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201804054