国家纳米科学中心中科院纳米系统与多级次制造重点实验室丁宝全

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丁宝全， 2000年毕业于吉林大学化学系获学士学位。2006年9月在美国纽约大学化学系获博士学位，导师Nadrian C. Seeman 教授。其后在美国劳伦斯伯克利国家试验室进行博士后研究，合作者为 Jeffrey Bokor 教授。2009年10月到2010年10月在亚利桑那州立大学作研究助理教授，合作者Hao Yan教授。2010年11月进入国家纳米科学中心，被聘为“百人计划”研究员，博士生导师。

姓    名:丁宝全        
性    别:男
职    务:无        
职    称:研究员
通讯地址:北京市海淀区中关村北一条11号
邮政编码:100190        
电子邮件:dingbq@nanoctr.cn        
研究工作包括：1）生物纳米材料 主要是核酸纳米结构，DNA折纸术的合理设计与制备，及其与多种其他纳米材料的复合结构的性能研究。2）自组装的生物纳米材料与电子束光刻等方法向结合制备的纳米器件的研究及其在纳米光子学，等离子体光子学，分子电子学方面的可能应用。
研究领域：        
生物纳米材料与器件
代表论著：
25. N. Li, A. Tittl, S. Yue, H. Giessen, C. Song, B. Ding* and N. Liu*
DNA-Assembled Bimetallic Plasmonic Nanosensors
Light: Science & Applications, 2014, 3, e226; doi:10.1038/lsa.2014.107.
24. Pengfei Zhan, Qiao Jiang, Zhen-gang Wang, Na Li, Haiyin Yu,* and Baoquan Ding*
DNA Nanostructure-Based Imaging Probes and Drug Carriers
ChemMedChem, 2014, 9, 2013-2020
23. Q. Zhang, Q. Jiang, N. Li, L. Dai, Q.Liu, L. Song, J. Wang, Y. Li, J. Tian, B. Ding*, and Y. Du*
DNA Origami as an In Vivo Drug Delivery Vehicle for Cancer Therapy
ACS Nano, 2014, 2014, 8, 6633-6643
22. Z.-G. Wang*, Q. Liu and B. Ding*
Shape-Controlled Nanofabrication of Conducting Polymer on Planar DNA Templates
Chem. Mater., 2014, 26, 3364–3367
21. Z.-G. Wang and B. Ding*
Engineering DNA Self-Assemblies as Templates for Functional Nanostructures
Acc. Chem. Res., 2014, 47, 1654–1662
20. H. Liu, X. Shen, Z. -G. Wang, A. Kuzyk, B. Ding* ,
Helical nanostructures based on DNA self-assembly
Nanoscale, 2014, 16, 9331-9338
19. Q. Liu, C. Song, Z.-G. Wang, N. Li, B. Ding*
Precise organization of metal nanoparticles on DNA origami template
Methods, 2014, 67, 205-214
18. X. Shen, P. Zhan, A. Kuzyk, Q. Liu, A. Asenjo-Garcia, H. Zhang, F. J. García de Abajo, A. Govorov, B. Ding*, and N. Liu*
3D plasmonic chiral colloids
Nanoscale, 2014, 6, 2077-2081
17. P. Zhan, J. Wang, Z.-G. Wang*, B. Ding*
Engineering the pH-Responsive Catalytic Behavior of AuNPs by DNA
Small, 2014, 10, 399-406
16. Z.-G. Wang, and B. Ding*
DNA-Based Self-Assembly for Functional Nanomaterials
Adv. Mater. 2013, 25, 3905-3914
15. C. Song, Z.-G. Wang*, and B. Ding*
Smart Nanomachines Based on DNA Self-Assembly
Small, 2013, 9, 2382-2392
14. Zhen-Gang Wang, Chen Song and Baoquan Ding*
Functional DNA Nanostructures for Photonic and Biomedical Applications
Small, 2013, 9， 2210-2222
13. Xibo Shen, Ana Asenjo-Garcia, Qing liu, Qiao Jiang, Javier García de Abajo, Na Liu*, Baoquan Ding*,
3D Plasmonic Chiral Tetramers Assembled by DNA Origami
Nano Letters, 2013, 13，2128-2133
12. Dangwei Shi, Chen Song, Qiao Jiang, Zhen-Gang Wang and Baoquan Ding*
A Facile and Efficient Method to Modify Gold Nanorods with Thiolated DNA at Low pH Value
Chemical Communications, 2013, 49, 2533-2535
11. Zhen-Gang Wang*, Pengfei Zhan and Baoquan Ding*
Self-Assembled Catalytic DNA Nanostructures for Synthesis of Para-directed Polyaniline
ACS Nano, 2013, 7(2), 1591-1598
10. Qiao Jiang, Zhen-Gang Wang*, Baoquan Ding*
Programmed Colorimetric Logic Devices Based on DNA–Gold Nanoparticle Interactions
Small, 2013, 9, 1016-1020.
9. Xibo Shen, Qiao Jiang, Jinye Wang, Luru Dai, Guozhang Zou, Zhen-Gang Wang, Wei-Qiang Chen, Wei Jiang* and Baoquan Ding*
Visualization of the intracellular location and stability of DNA origami with a label-free fluorescent probe
Chemical Communications, 2012, 48, 11301-11303
8. Qiao Jiang, Chen Song, Jeanette Nangreave, Xiaowei Liu, Lin Lin, Dengli Qiu, Zhen-Gang Wang, Guozhang Zou, Xingjie Liang, Hao Yan*, Baoquan Ding*
DNA Origami as a Carrier for Circumvention of Drug Resistance
Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(32), 13396-13403
7. Xibo Shen, Chen Song, Jinye Wang, Dangwei Shi, Zhengang Wang, Na Liu*, and Baoquan Ding*
Rolling Up Gold Nanoparticle-Dressed DNA Origami into Three-Dimensional Plasmonic Chiral Nanostructures
Journal of the American Chemical Society, 2012, 134 (1), 146–149
6. Baoquan Ding, Hao Wu, Wei Xu, Zhao Zhao, Yan Liu, Hongbin Yu*, Hao Yan *
Interconnecting Gold Islands with DNA Origami Nanotubes.
Nano Letters, 2010, 10 (12), 5065-5069.
5. Suchetan Pal, Zhengtao Deng, Baoquan Ding, Hao Yan* and Yan Liu*
DNA Origami Directed Self-assembly of Discrete Silver Nanoparticle Architectures.
Angewandte Chemie International Edition, 2010, 49, 2700-2704
4. Baoquan Ding*, Zhengtao Deng, Han Yan, Stefano Cabrini, Ronald Zuckermann and Jeffrey Bokor*
Gold Nanoparticles Self-similar Chain Structure Organized by DNA Origami
Journal of the American Chemical Society, 2010, 132 (10), 3248-3249
3. Baoquan Ding*, Stefano Cabrini*, Ronald Zuckermann and Jeff Bokor
DNA Directed Assembly of Nanoparticles Linear Structure for Nanophotonics.
Journal of Vacuum Science and Technology B, 2009, 27(1), 184-187
2. Baoquan Ding, Nadrian C. Seeman*
Operation of a DNA Robot Arm Inserted into a 2D DNA Crystalline Substrate.
Science, 2006, 314, 1583-1585
1. Baoquan Ding, Ruojie Sha, Nadrian C. Seeman*
Pseudohexagonal 2D DNA crystals from double crossover cohesion.
Journal of the American Chemical Society, 2004, 126(33), 10230-10231.
承担科研项目情况：
中科院百人计划，自然基金委优秀青年基金，自然基金委面上项目，自然基金委重大研究计划培育项目，科技部973子课题

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自组装贵金属纳米结构在光学检测器件中有重要的应用，如表面增强荧光散射、表面增强拉曼光谱和非线性光学等。如何能在纳米尺度上对贵金属纳米结构进行精确的控制，是具有挑战性的前沿课题之一。近年发展起来的DNA折纸术是一种独特的自下而上的自组装纳米技术，被用于制备多种尺寸、形貌的二维和三维纳米图案。DNA折纸纳米结构由于结构可设计性和空间寻址能力，在精确引导金属纳米粒子自组装形成可调控性能方面具有显著的优势。

　　2012年以来，国家纳米科学中心丁宝全课题组在利用DNA折纸结构作为模板构建三维的贵金属纳米结构以及其手性光学性质方面做创新性研究(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 146; Nano Lett., 2013, 13, 2128; J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 5495)。在构建刺激响应性的金属纳米结构和三维可重构的金属纳米结构方面也有重要进展(Nano Lett., 2017, 17, 7125；ACS Nano, 2017, 11, 1172)。在最近发表的研究工作中，丁宝全研究组针对金蝴蝶结纳米天线(Bowtie nanoantenna)光学性质，首次利用DNA折纸技术作为模板构建了大约5nm间距的金蝴蝶结纳米天线，并且利用DNA折纸结构的可寻址性，在蝴蝶结纳米天线的中间可控的放置了一个拉曼探针分子，实现了单结构、单分子的拉曼增强。该研究成果以题为“DNA Origami Directed Assembly of Gold Bowtie Nanoantennas for Single Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering”被Angew. Chem. Int. Ed.杂志在线发表（2018, DOI: 10.1002/anie.201712749）。

　　金的蝴蝶结纳米天线应用在光信号处理及超灵敏传感等研究已经被广泛的报道。但是之前的研究工作中所有的金属蝴蝶结结构的构建都是使用的微加工相关方法，而使用组装的方式来构建bowtie结构还从未有过报道。金三棱片(gold nanoprism)是典型的二维金属纳米结构，可在尖端产生很强的局域表面等离激元，基于两个金三棱柱构建的蝴蝶结天线会在二者尖端区域产生非常强的电磁场增强，这种增强效应在光学检测有很重要的应用。以DNA折纸结构为模板精确组装二维金属纳米结构尚属首次报导。与传统的单分子拉曼增强方法相比，这种策略的优越性在于可以精确控制拉曼探针分子的位置以及数量，从而实现可控的高强度的拉曼增强。这种组装体系有望作为一种单分子反应的检测器：通过监测拉曼信号变化，实现监测单个分子的反应进程。利用这种方法构建的蝴蝶结纳米天线，将可以与多种光学元件进行共组装为构建自组装的光学器件提供新的思路。该制备方法已申请中国发明专利。

　　该研究得到了国家自然基金委和中科院前沿科学重点研究计划等项目的支持。

a）DNA折纸结构模板组装金属bowtie结构示意图；b）金bowtie结构的原子力显微镜图和电镜图；c）单分子拉曼图谱

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报告题目：Engineering DNA Self-assemblies for Plasmonic Nanostructures and Drug Delivery System
报 告 人：丁宝全（国家纳米科学中心研究员）
报告时间：5月16日（周三）下午15:00—17:30
报告地点：武汉大学化西210


报告人简介：丁宝全，研究员，博士生导师。2000年毕业于吉林大学化学系获学士学位。2006年9月在美国纽约大学化学系获博士学位。其后在美国劳伦斯伯克利国家试验室进行博士后研究。2009年10月到2010年10月在美国亚利桑那州立大学作研究助理教授。2010年11月加入国家纳米科学中心，入选中科院“百人计划”。近年来在国际有影响力的学术期刊上以通讯作者身份发表论文多篇，其中包括Nature Biotech., Acc. Chem. Res, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater, Nano Letters, ACS Nano等。获得2012年国家自然科学基金委首届优秀青年基金, 2014年中组部万人计划青年拔尖人才。主要从事核酸纳米技术为基础的自组装结构功能化与表界面调控研究。

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2021年1月18日中国科学技术学会（简称"中国科协"）在京召开2020“科创中国”年度工作会议，发布了各领域2020“科创中国”先导技术榜单，国家纳米科学中心丁宝全研究员团队关于“DNA纳米机器疫苗”的研究入选先进材料领域的先导技术榜单。

　　针对肿瘤疫苗的免疫功能成分精确定量困难、活体递送至淋巴器官及可控释放效率低、难以实现高效的免疫系统激活等问题，丁宝全课题组提出纳米机器疫苗的概念，利用化学自组装技术构建DNA纳米机器疫苗，实现了多种免疫功能成分共同精准定量组装、刺激响应控制及高效的免疫系统激活。纳米机器疫苗在小动物活体水平展现了良好的肿瘤治疗和抑制转移复发效果，在肿瘤疫苗体系的开发及个体化肿瘤免疫治疗应用中显示了巨大潜力。相较于传统疫苗，DNA纳米机器疫苗在精准设计与递送、免疫治疗活性、长期免疫效果等方面具有极大的优势，在肿瘤联合治疗、个体化疫苗设计等方面极具应用前景。同时DNA纳米机器具有可程序化设计的特点，可以通过进一步设计优化用于病毒相关抗原及佐剂等功能成分的递送，有望为抗病毒疫苗的构建提供全新的平台。
　　中国科协设立“科创中国”系列榜单旨在激发创新引领的跨界合作活力，打造科技创新驱动高质量发展的风向标，深化“科创中国”建设。其中，先导技术榜单聚焦电子信息、生物医药、先进材料、装备制造、资源环境等五大技术领域，评选出50项能够代表前沿水平，实现技术重大突破，商业模式可见、商业潜力巨大的技术成果。

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近日，国家纳米科学中心丁宝全研究员课题组与南方医科大学的廖玉辉研究员课题组在构建DNA纳米杀菌剂用于治疗感染性创面方面取得重要进展。研究成果以A DNA Origami-based Bactericide for Efficient Healing of Infected Wounds为题，发表在Angew. Chem. Int. Ed.杂志上（DOI: 10.1021/anie. 202311698）。
       作为遗传信息载体的DNA分子，基于碱基互补配对原则，可用于精确组装具有特定尺寸和形貌的DNA纳米结构。DNA纳米结构具有优异的结构可设计性和生物相容性，已被广泛应用于生物医药研发领域。随着核酸化学生物学的不断发展，经核酸化学修饰与可控自组装的DNA纳米结构能够被用于高效装载各类小分子、抗体蛋白和核酸药物，实现靶向递送与可控释放，最终获得智能化的精准治疗效果，为疾病的诊断和治疗提供了新思路。

图. 构建DNA纳米杀菌剂用于对感染性创面的高效治疗

       在前期研究的基础上，研究团队基于核酸可控自组装策略，将核酶、抗生素和靶向病原菌的核酸适配体装载到同一个DNA折纸结构上，构建一类DNA纳米杀菌剂。在核酸适配体的精确引导下，DNA纳米杀菌剂能够同病原菌进行特异性识别和结合，进而利用核酶催化产生的活性氧破坏细菌膜结构，从而促使持续释放的抗生素能够快速进入细菌，最终高效杀菌并成功治疗感染性创面。由此构建的DNA纳米杀菌剂能够对多种革兰氏阳性与革兰氏阴性菌产生优异的杀菌效果，且在小鼠和新西兰兔的动物模型中均表现出很好的生物安全性，为治疗感染性疾病提供了新的研究思路。
         国家纳米科学中心与南方医科大学联合培养的博士后武田田为本文的第一作者。国家纳米科学中心丁宝全研究员、刘建兵副研究员，南方医科大学的廖玉辉研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项等项目的支持。