百人学者最新Nature文章：破解DNA折纸难题

中科院上海应用物理研究所，美国亚利桑那州立大学的研究人员发表了题为“Complex silica composite nanomaterials templated with DNA origami”的文章，克服了DNA折纸技术中的一个重要问题。

　　

生物通报道：2006年，加州理工大学Paul Rothemund开发出了用长链DNA折叠规定形状的DNA折纸（DNA origami）技术，这一技术近年来迅猛发展，一些科学家预言人类将从“非生命产品”制造业转化为“有生命产品”制造业的无限可能。换句话说，未来你手中拿的每一样东西都拥有一套属于自己的DNA。

来自中科院上海应用物理研究所，美国亚利桑那州立大学的研究人员发表了题为“Complex silica composite nanomaterials templated with DNA origami”的文章，克服了DNA折纸技术中二氧化硅复合纳米材料的问题，确立了一种创建仿生纳米结构的通用技术。

这一研究成果公布在7月16日的Nature杂志上，文章的通讯作者为中科院上海应用物理研究所的樊春海研究员，与亚利桑那州立大学的颜颢（Hao Yan）教授。樊春海研究组主要从事生物传感与成像；生物光子学；DNA纳米技术与DNA计算等方面的研究，2004年入选中国科学院****，2007年获得国家杰出青年基金，2011年任科技部重大科学研究计划（纳米）首席科学家。

“DNA折纸术”（ DNA origami technique）技术像折叠一条长带子那样，把一条DNA长链反复折叠，形成需要的图形，就像用一根单线条绘制出整幅图画。折叠后的DNA长链，通过一些“钉子”对适当位置上的DNA短链加以固定，从而构建出了一张二维结构的精美图谱。

遗传编码的蛋白质支架可以作为生物复合材料的模板，具有复杂但高度可控的结构特征。为模拟这些制造能力而开发的方法可以生产具有明确定义的微观和宏观特征的合成材料，但是将控制扩展到纳米级仍然具有挑战性。

要想充分利用DNA纳米结构的潜力，需要高离子强度的解决方案，在这篇文章中，研究人员发现了一种称为Stöber method的方法，产生广泛使用的二氧化硅纳米结构。

研究人员发现，当合成条件使得矿物前体分子不直接沉积而是首先形成簇时，DNA-二氧化硅杂化材料就可以准确的复制各种不同DNA折纸支架的复杂几何信息。

他们发现这种方法可以利用框架状，弯曲和多孔DNA纳米结构，这些分别具有一维，二维和三维的复杂分层结构的尺寸范围为10-1,000纳米。研究人员还表明，涂覆无定形二氧化硅层，厚度可以通过调整生长时间来调整，混合结构比DNA模板坚韧十倍，同时还保持柔韧性。

这些发现表明这是一种创建仿生二氧化硅纳米结构的通用方法。

（生物通）

作者简介：

樊春海，1974年3月出生，研究生学历，理学博士，研究员，博士生导师。现任物理生物学研究室主任、上海光源生物成像中心主任。

主要研究方向
生物传感与成像；生物光子学；DNA纳米技术与DNA计算

二、科研工作经历
2001-2003年，加州大学圣巴巴拉分校博士后。2004年1月起任中国科学院上海应用物理研究所研究员，现任物理生物学研究室和上海光源生物成像中心主任。2004年入选中国科学院****，2007年获得国家杰出青年基金，2011年任科技部重大科学研究计划（纳米）首席科学家。担任美国化学会ACS Applied Materials & Interfaces副主编，Scientific Reports, Advanced Healthcare Materials, Journal of Materials Chemistry, Electroanalysis, Particle等杂志编委，Advanced Materials客座编辑。入选国际电化学学会会士(ISE fellow)和英国皇家化学会会士(FRSC)。

个人主要学术成就
 已发表论文300余篇，论文引用20000余次,入选全球高引用科学家（High Cited Researchers, Thomson Reuters）。应邀在Chemical Reviews, Account of Chemical Research，Chemical Society Reviews等杂志撰写研究综述。详细信息见http://physbio.sinap.ac.cn/zucheng/fch.htm

获奖情况
 国家自然科学二等奖、上海市自然科学一等奖、第十二届中国青年科技奖、中国科学院杰出青年科学家奖、国家****领军人才、“百千万人才”国家级人选、中国分析测试协会科学技术奖一等奖、上海市领军人才等。

原文标题：

Complex silica composite nanomaterials templated with DNA origami