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具有精确空间排列的金纳米颗粒(AuNP)组装结构因其在等离子体和生物医学领域的独特特性而备受关注。研究人员将DNA和蛋白质作为可编程的构建模块,以指导AuNP超结构的构建,用于智能纳米载体、光学纳米材料和纳米生物传感器的应用。然而,与广泛使用的DNA和蛋白质构建方式相比,多种多样的酶工具包在操控纳米粒子组装中仍然未被充分开发和利用。构建基于酶促反应空间调控的新策略将极大地促进和推动纳米颗粒超结构的制造和组装。 近日,北京大学张成研究员和华北电力大学杨静教授合作开发了一种空间可编程的酶催纳米机械臂(Spatially Programmable Enzymatic Excision, SPEE)策略,以调节各向异性DNA表面修饰和AuNP的组装。在典型的SPEE设计中,通过将一个酶催机器人手臂锚定在单个纳米颗粒上,在金纳米粒子表面特异性地切除机械臂临近三维空间的酶切底物,在单个纳米粒子上产生独特的DNA修饰,进而成功构建各向异性的金纳米粒子组装结构。进一步通过改变酶催机械臂长度精确控制酶催反应空间区域,实现可编程控制的各向异性DNA/AuNPs超结构组装。
此外,SPEE策略还被扩展到DNA折纸表面,利用DNA折纸强大的可编程和可寻址特性,将酶催机械臂和纳米颗粒锚定在DNA折纸不同位置,通过改变机器臂和纳米颗粒的长度、位置距离和数量等多种信息,实现了各种复杂的金纳米颗粒形态组装。总之,SPEE策略在操控AuNP超结构组装上拥有强大的能力和应用前景,且这种方法可以扩展到操控和构建其他纳米材料,在生物医学、纳米材料等领域中具有重要的潜在应用。 论文信息 A Spatially Programmable DNA Nanorobot Arm to Modulate Anisotropic Gold Nanoparticle Assembly by Enzymatic Excision Prof. Jing Yang, Yuan Liang, Xiang Li, Yongpeng Zhang, Prof. Long Qian, Prof. Yonggang Ke, Prof. Cheng Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202308797
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