结构DNA纳米技术

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1、第22卷第5期化学进展Vol.22No.52010年5月PROGRESSINCHEMISTRYMay，2010结构DNA纳米技术*蔡苗王强斌(中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米研究国际实验室苏州215125)摘要DNA简单的配对原理A-T/C-G创造了丰富多彩的生物世界。DNA纳米技术将DNA从传统的基因图计划拓展成为建筑模块，用以构建功能纳米结构。本文综述了DNA自组装的原理，以及近年来结构DNA纳米技术研究中一些令人鼓舞的进展，其中包括构建二维和三维DNA纳米结构以及DNA引导的多组分二维和三维纳米

2、结构的最新成果，并对其研究前沿进行了展望。关键词脱氧核糖核酸纳米技术功能纳米结构自组装中图分类号:Q523;TB383文献标识码:A文章编号:1005-281X(2010)05-0975-08StructuralDNANanotechnology*CaiMiaoWangQiangbin(i-Laboratory，SuzhouInstituteofNano-TechandNano-Bionics，ChineseAcademyofSciences，Suzhou215125，China)AbstractThesimp

3、leWatson-CrickbasepairingruleofA-T/C-GofDNAhascreatedabeautifulbiologicalrealm.DNAnanotechnologyextendsDNA’sconventionalrolefromgeneticblueprinttoabuildingblockinconstructingfunctionalnanoarchitectures.DNAself-assemblyinbuildingprogrammablenanopatternshasbee

4、nattractingintenseattentionandholdsgreatpromiseforbuildingnoveldesignednanoarchitectures.Inthisreview，wesummarizetheprincipleofDNAself-assembly，introducesomeoftheexcitingprogressofstructuralDNAnanotechnologyinrecentyears，whichincludeconstructionofDNA2Dpatter

5、nsand3Dnanostructures，DNA-directedassemblyofmulticomponent2Dnanoarraysand3Dnanoarchitectures.Attheend，weoffertheoutlookoftheever-growingfrontiersofDNAnanotechnology.KeywordsDNA;nanotechnology;functionalnanostructures;self-assembly条互补的单链DNA分子自发杂交形成双链DNA结Conte

6、nts构。整个杂交过程由一系列的非共价相互作用驱1Introduction动，如氢键、范德华力、静电力和疏水相互作用等，并2TwodimensionalDNAnanoarchitectures且严格遵守Watson-Crick碱基互补配对原则。3ThreedimensionalDNAnanoarchitecturesDNA作为一种天然的生物大分子，在纳米尺度4DNA-templatedtwodimensionalnanoarchitectures上构建功能结构方面有得天独厚的优势。首先，5DNA-templat

7、edthreedimensionalnanoarchitecturesWatson-Crick碱基配对原则使得DNA链之间的杂6Conclusionandoutlook交可以预测;其次，B型DNA双螺旋结构特性明确，其直径和螺旋重复单位分别为大约2nm和3.4nm1引言(大约10.5个碱基对)，这使得即便是最为复杂的DNA自组装是自然界中最普遍的现象之一:两DNA纳米结构，构建模型也很简单;第三，DNA结构收稿:2009年6月，收修改稿:2009年7月*Correspondingauthore-mail:qbw

8、ang2008@sinano.ac.cn·976·化学进展第22卷刚柔兼具，双链DNA的刚性长度大约为50nm，通过(DNAdouble-crossover，DNADX)结构，他们是由两双链DNA与相对柔性的单链DNA连接，我们就能个平行螺旋通过链交换结合在一起，见图2(a)。这得到特定设计的几何结构，并且不影响其稳定性;第些双交叉分子修饰上合适的黏性末端后，可以成功四，现代有机化学和