《科学家成功制备大尺寸DNA纳米管》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2019-12-16
  • DNA自身具有良好的生物相容性,因此DNA纳米管在药物运载、生物反应器等方面有着可观的应用前景。自从20世纪80年代DNA纳米技术的概念提出以来,利用DNA模块、DNA折纸及环状DNA等多种方法都可实现DNA纳米管的自组装,但其尺寸均受到了严重限制,目前报道的DNA纳米管直径大多小于100nm。制备大尺寸DNA纳米管一直是科学家们面临的重大挑战,因此,发展一种兼备系统性和通用性的DNA纳米管构建策略尤为重要。

    聚焦此问题,西安交大医学部基础医学院生物化学与分子生物学团队对于大尺寸DNA纳米管自组装进行了深入研究。研究发现,通过对DNA结构重复单元的刚性和曲率进行调节,可以构建不同直径的纳米管,范围可从50nm 调节至550nm。实验结果表明,刚性大、曲率小的DNA结构重复单元有利于大直径纳米管的生成。同时DNA双链扭转密度的调节实现了纳米管手性的控制,为纳米材料构建手性支架平台奠定了良好的基础。

    相关成果以《基于DNA模块的大尺寸手性纳米管自组装》(Large Chiral Nanotubes Self-Assembled by DNA Bricks)为题在线发表在生物化学材料等相关领域的国际顶级综合性期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)(影响因子14.69)。孙莎博士为该研究成果第一作者及通讯作者,西安交通大学为第一作者和通讯作者唯一单位。

    该项研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金的资助。医学部基础医学院李冬民教授及南京大学化学系朱进教授对该工作提供了重要帮助,临床医学本科生杨宇轩同学协助完成了部分工作。

  • 原文来源:http://news.bioon.com/article/6748002.html
相关报告
  • 《我国科学家利用碳纳米管高机械强度特点制备常温超导体“金属氢”》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-04-02
    • 在掌握气态、液态、固态的制备方法后,如何制备“金属氢”是科学界正努力攻关的难题。近期,山东大学赵明文教授团队提出利用碳纳米管高机械强度的特点,在碳纳米管中以相对“较低”的压力制备与保护准一维“金属氢”,并由此发展出相应的理论模型。这项理论成果日前被国际学术期刊《纳米快报》发表。 山东大学赵明文教授团队表示,由于碳纳米管具有高机械强度的特点,在其内可以形成超高密度的准一维“金属氢”。作为容器的碳纳米管,不仅可以保护稍纵即逝的“金属氢”,并能有效降低实现氢金属化的临界压力,在相对“较低”的压力下实现氢的金属化和超导特性。 科研团队介绍,基于量子力学第一性原理的分子动力学模拟显示,束缚于碳纳米管的准一维氢在163.5GPa(即163.5万倍大气压)下可以变为金属态,其超导的临界温度也接近室温。研究人员在埃利亚西伯超导理论的基础上,已发展出相应的理论模型,成功解释了准一维“金属氢”的超导特性。 物理学家尤金·维格纳与希拉德·亨廷顿1935年曾预言,“金属氢”存在于超高压强条件下。随后,制备“金属氢”成为各国科学家竞相攻关的目标,甚至被称作高压物理学的“圣杯”。根据理论模型推算,在450万倍大气压下,“金属氢”具有接近室温的超导特性。 超高的压力条件,却令实验论证步履维艰。因此,如何在相对“较低”的压力下获得“金属氢”,成为目前重要研究方向。此次,中国科学家取得的理论成果,将为实验制备和研究常温超导体“金属氢”提供新方案。
  • 《科学家首次构筑手性环状纳米多级结构》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-08-14
    • 林嘉平课题组供图 本报讯(记者黄辛)华东理工大学材料学院教授林嘉平团队在手性环状纳米结构的制备上取得了新发现。相关研究成果近日发表于《德国应用化学》。 手性结构在自然界中随处可见,大到宇宙星云,小到蜗牛、牵牛花藤都有其特定手性。长期以来,化学家一直利用手性现象在不同尺度下构筑手性结构,并赋予其独特的生物、催化等性能。在分子层次,存在同时具有环和手性两个特征的结构,例如具有手性碳的环烷烃结构,其呈现出船型或椅型的构象特征;在拓扑学中,具有奇特性能的莫比乌斯环也是一种同时具有环和手性特征的结构。然而,此前,在纳米尺度,同时具有环和手性两个特征的多级结构未见报道。 研究人员发现,聚(γ—苄基—L—谷氨酸酯)(PBLG)均聚物与聚(γ—苄基—L—谷氨酸酯)-嵌段—聚乙二醇(PBLG-b-PEG)嵌段共聚物二元体系在溶液中自组装形成尺寸均匀、手性可控的螺旋环状多级纳米结构。通过调控嵌段共聚物与均聚物的共混比例,研究人员发现环状结构由均聚物组装形成。进一步研究表明,该手性环的形成是一个连续的两步自组装过程:首先聚肽均聚物自组装形成均匀的环状结构,然后嵌段共聚物在均聚物环上自组装形成具有手性螺旋的表面纳米结构。值得注意的是,PBLG-b-PEG/PBLG体系自组装形成的手性环表面的螺旋都是右旋手性的。使用具有相反手性聚肽嵌段的聚(γ—苄基—D—谷氨酸酯)—嵌段—聚乙二醇(PBDG-b-PEG)进行自组装,也可以得到手性环,但是表面螺纹都是左旋手性的;而如果将PBDG-b-PEG和PBLG-b-PEG两种嵌段共聚物与PBLG均聚物共混自组装则可以得到无手性的、具有算珠状表面的环状组装体。 据悉,该研究工作首次报道了在纳米尺度构筑具有手性的环状多级结构,进一步加深了对曲面受限自组装,以及曲面手性调控规律的认识,并为构筑各类复杂多级纳米结构提供参考。 相关论文信息:https://doi.org/10.1002/anie.202004102