田野教授课题组：通过改变化学环境来塑造DNA折纸晶体的形状

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在基于DNA折纸的晶格工程中，人们可以充分利用DNA分子的可寻址性来控制所获得的晶体产物的晶格对称性、几何外形等晶体特征。然而，对产物晶体特征的调控往往需要在DNA折纸结构单元层面上对DNA链段进行特异性的设计，因而提高了由一种结构单元获得多种结晶产物的难度。
       近日，现代工学院田野课题组利用结晶化学环境的改变实现了对DNA折纸结晶产物晶体对称性的调控。此外，具有不同晶体对称性的结晶产物还展示出不同的几何外形。

       在这项工作当中，缓冲环境中的镁离子浓度被用作DNA折纸结晶过程中的“变构因子”来诱发结晶产物的连续相变。随着镁离子强度的升高，DNA正八面体组装体的晶体对称性由简单立方变为简单六方最终变为面心立方。而相应的组装体的几何外形从立方体转化为六棱柱最终转化为八面体。此外，该策略中若选择性地在DNA八面体中安插金纳米粒子则能够进一步派生出体心四方和黄铜矿晶体结构，并且在面心立方相的结晶产物中还观察到了晶体的多重孪生现象。该工作绕过了常规策略中对DNA折纸的复杂设计，开发了一条更为简单的通过一种结构单元获得多种结晶产物的新方法。
        现代工学院博士研究生戴李知为该论文的第一作者，现代工学院田野教授为该论文的通讯作者，南京大学现代工学院为论文的第一单位。南京大学化学化工学院朱俊杰教授、闵乾昊教授以及湖南大学邢航教授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。此外，上海同步辐射中心和上海国家蛋白质科学研究中心对该研究也给予了重要的技术支持。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。相关的工作以“Programming the morphology of DNA origami crystals by magnesium ion strength”为题发表在PNAS上。
          论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2302142120
            文章来源：南京大学
       田野，南京大学教授，博士生导师， 入选者；先后于美国哥伦比亚大学，布鲁克海文国家实验室从事科研工作；现就职于南京大学现代工程与应用科学学院材料科学与工程系。田野教授在胶体的有序可控自组装，胶体的三维超晶格体系的构建，胶体的等离子效应以及手性结构方面的应用等领域都做出了重要的研究成果。论文发表于本领域的国际顶级杂志，如Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nature Chemistry, Nano Letters, ACS Nano等。田野教授的主要研究方向为材料的有序自组装制备相关的电子学，光学材料与器件；有机晶体和生物大分子晶体的制备以及利用 DNA纳米技术实现靶向肿瘤细胞的治疗等等。