近日，南京大学现代工程与应用科学学院田野教授课题组以DNA折纸八面体结构为基础，构建了可定制层数的DNA折纸晶体。
DNA 折纸技术作为一种可编程的组装方法，自提出的近二十年中，已成功实现1D、2D、3D晶体的定制。然而对于具有一定层数，介于2D与3D之间的“2.5D”晶体，现有组装方法难以实现对层数的精准控制。
现代工学院田野课题组使用两步法分级组装的方式，成功实现了层数可控的“2.5D”DNA折纸晶体的合成。此外，该方法还可以调控晶体的层间距及晶体的表面形态。
图1 两步法分级组装示意图以及对晶体层数(a)、晶体层间距(b)及晶体表面形貌(c)的调控
该方法基于正交的DNA折纸八面体框架结构，通过特异性设计六个顶点的DNA互补片段，使其在两步组装过程中分别结合。在第一步多聚体合成中，垂直方向的两个顶点控制所形成多聚体中的单体数目，进而控制所形成晶体的层数及层间距；在第二步晶体合成中，水平方向上的四个顶点控制多聚体的连接位点，进而控制所形成晶体的表面形态。此方法成功实现了传统组装方式无法实现的，定制层数、层间距及表面形态的“2.5D”DNA折纸晶体的合成。 同时，DNA 折纸的核酸骨架及中空内核，允许继续进行化学修饰及胶体纳米颗粒负载，有助于构建可调的功能纳米器件。
相关成果以“Layer-Controllable “2.5D” DNA Origami Crystals Synthesized by a Hierarchical Assembly Strategy”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。南京大学现代工程与应用科学学院田野教授为该论文的通讯作者，南京大学博士研究生解晓琳为该论文的第一作者。南京大学现代工程与应用科学学院是该论文的第一完成单位。湖南大学邢航教授也为本工作提供了重要指导。南京大学生命分析化学国家重点实验室、南京大学固体微结构物理国家重点实验室、江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室、南京大学化学与生物医药创新研究院为本工作的顺利开展提供了重要的平台支持。该研究同时还得到了国家自然科学基金委，江苏省科技厅以及南京大学生命分析化学国家重点实验室等项目的支持。
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