自组装DNA笼的成笼研究及性质初探文献综述

自组装DNA笼的成笼研究及性质初探 [研究的主要目的和意义]基于DNA 纳米技术自组装的DNA 四面体纳米材料，由于结构稳定、机械性能优越、分子修饰位点丰富等特点，逐渐成为DNA 纳米材料领域的研究热点。

此外，该DNA 四面体纳米材料只需一步热变性即可自组装形成，具有合成方法简单、产率高的优点。

可通过不同的设计，利用自组装方法将功能分子修饰在DNA 四面体的顶点处，包裹在其笼状孔隙结构内，镶嵌或悬挂在双螺旋的边上，甚至通过引入发卡环结构等方式智能控制其结构变化。

DNA 纳米材料具有笼状孔隙结构，表现出良好的机械性能，并富有结构弹性、可编程性和可控性[1,2]; 更为重要的是，该材料以人体固有的DNA作为原材料，具有很好的生物相容性和降解能力，对生物体无毒害作用[3];因而在分子感应[4]、药物输送[3]等方面具有很大的应用潜能。

特别是DNA 四面体结构纳米材料，作为一种最简单而又最牢固的金字塔形三维结构模型之一，具有高度的机械刚性和稳定性，功能化修饰位点丰富[5]，制作过程简单，产率高;尤其是以Turberfield 等合成模式为基础的DNA 四面体结构纳米材料在生物检测、活体成像、基因载体、药物传送等方面显示出良好的应用前景。

[拟研究或解决的问题]1、利用自组装方法合成DNA笼2、对DNA笼的各方面性质进行探究3、初步探索DNA笼的应用[采用的研究手段及文献综述]DNA笼自组装技术DNA 四面体结构是通过巧妙的DNA 序列设计，应用互补配对原则，各链自动杂交组合而成的具有四面体形状的DNA 三维纳米结构[6]。

每个DNA 四面体结构至少由四条ss-DNA 组成，每条ss-DNA 又分成三个小片段，这三个小片段分别与其他三条ss-DNA 中的各个小片段杂交结合形成四面体结构的一个面，每两两杂交结合的小片段形成四面体具有双螺旋结构的一条边，每条ss-DNA 的5-和3-端交汇于四面体的顶点处或在边上形成一个端口，该端口可以被连接酶结扎，也可以作为功能基团的修饰位点[1]。

其中，同一条ss-DNA 中相邻的两个小片段之间由两个不与其他任何序列配对的碱基隔开，从而作为铰链使得每相邻的两条边在四面体各顶点处形成一定的夹角，保证了四面体结构的韧性和弹性[6]。

考虑到结构的稳定性，组成每条边小片段的碱基数应该是DNA 螺旋周期的整数，即为10 个碱基对的整数倍[1]，则每条边的长度约为3. 4 nm 的倍数。

要合成DNA 正四面体结构，各条ss-DNA 的每个小片段所含有的碱基数还须相等。