中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院研究員王麗華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在光控DNA微納制造方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果以Remote Photothermal Control of DNA Origami Assembly in Cellular Environments為題，發(fā)表在Nano Letters上。

　　DNA折紙（DNA origami）結(jié)構(gòu)是由一條數(shù)千堿基長(zhǎng)的噬菌體DNA在上百條短單鏈DNA輔助下折疊形成的納米結(jié)構(gòu)，具有可程序化定制的形貌以及近原子級(jí)的結(jié)構(gòu)精度，近年來在仿生納米機(jī)器人、生物智能診療等領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。因此，在生理環(huán)境下原位合成DNA折紙結(jié)構(gòu)成為迫切需求。然而，DNA折紙合成需要打開DNA分子預(yù)先形成的錯(cuò)誤結(jié)構(gòu)，才能保證正確的DNA折疊過程。傳統(tǒng)DNA折紙合成技術(shù)往往依賴全局的、接觸式的加熱-退火的方式來完成這一過程，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可控的生理環(huán)境原位合成。

　　科研人員受近紅外光熱治療的啟發(fā)，利用硫化銅納米粒子作為光熱轉(zhuǎn)換材料，用近紅外光（NIR）照射在合成溶液中產(chǎn)生光熱效應(yīng)，以打開DNA分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)，促使其在自然冷卻下形成正確的折紙結(jié)構(gòu)（圖1）。該方法的優(yōu)勢(shì)在于DNA折紙合成速度快，僅需8分鐘即可達(dá)到大于80%的產(chǎn)率，而傳統(tǒng)的合成方法需要數(shù)小時(shí)。此外，該方法可在活細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)具有時(shí)空可控性的DNA折紙?jiān)缓铣桑▓D2）

　　由于近紅外光熱系統(tǒng)具有深層組織穿透能力，并已廣泛應(yīng)用于生物系統(tǒng)，因此該工作有望實(shí)現(xiàn)光控的DNA納米裝置活體內(nèi)原位組裝與重構(gòu)，使其在體內(nèi)的時(shí)空分布和功能得到響應(yīng)性調(diào)控，具有應(yīng)用于生物計(jì)算和活體智能診療的前景。  

　　研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助。

　　圖1.紅外光熱效應(yīng)遠(yuǎn)程、時(shí)空控制的DNA Origami的合成。（a）合成的示意圖。（b）CuS NPs的透射電鏡圖。（c）硫化銅的紫外-可見光-紅外吸收曲線。（d）各種合成產(chǎn)物的原子力顯微鏡圖。  

圖2.細(xì)胞環(huán)境中DNA折紙的遠(yuǎn)程、可控的原位合成。