袁若:高度有序的新一代DNA纳米机器用于一步快速传感分析

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分子机器是通过力学与化学通过彼此之间的偶联作用，实现主动逆转其中一方的自然过程。由于核酸在其碱基序列及其杂化-络合结构中包含大量的信息，科学家们试图利用这一生物分子信息来开发出像机器一样的具有能动性的DNA纳米结构，并成功实现DNA纳米机器或DNA分子机器在分子水平实现纳米尺度的运动，成为处理外部自由能而实现自身运转的机器代表。最近，西南大学袁若教授、卓颖教授和柴雅琴教授课题组基于DNA纳米自组装，构建了高度有序且无基质的3D DNA分子机器。

近年来，分子机器引起了越来越多的关注，不同尺寸，维度、效率与功能的分子机器成为研究的热点。追求可控性更高的、效率更高的3D DNA纳米机器成为一种重要趋势。目前3D DNA分子机器的主要以金属微粒作为基质并在其表面固载DNA探针，这些探针是杂乱无章且无序排列的，金属微粒与探针之间也存在较多非特异性吸附，因而3D DNA纳米机器的运行效率受到了一定的负面影响。

该课题组开发的新型高度有序且无基质的3D DNA纳米机器很好的弥补了上述缺憾。该研究报道的光控可逆型3D DNA纳米机器是基于DNA纳米自组装结构构建的分子机器，该DNA纳米结构是通过少量单链DNA经过简单的一步杂交反应自组装而得，既保留了DNA完好的生物活性，而且操作省时简单方便。由于高有序性、高局部浓度的探针排布，分子机器的运转效率得到提高。同样值得注意的是，通过将偶氮苯嵌入纳米机器功能元件—DNA nipper中，在不破坏机器结果的同时，通过不同的光辐射，在单步快速反应中即实现了该3D DNA纳米机器的可逆运动。最后，该研究设计的3D DNA纳米机器被用于构建无酶ECL生物传感平台，实现了癌症标志物microRNA的单步快速超灵敏检测。

这一成果近期发表在Journal of the American Chemistry Society 上，文章的第一作者是西南大学博士研究生张璞，通讯作者为袁若教授、卓颖教授和柴雅琴教授。

该论文作者为：Pu Zhang, Jie Jiang, Ruo Yuan*, Ying Zhuo*, Yaqin Chai*

Highly Ordered and Field-Free 3D DNA Nanostructure: The Next Generation of DNA Nanomachine for Rapid Single-Step Sensing

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 9361-9364, DOI: 10.1021/jacs.8b04648