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上海交通大学樊春海院士领衔在Nature Methods Reviews Primers创刊号发表“DNA折纸术”领域引导性综述

2021-01-29


近日Nature系列新上线期刊Nature Methods Reviews Primers邀请,上海交通大学樊春海院士领衔组织了DNA纳米技术领域多个国家的知名学者,包括美国亚利桑那州立大学Hao Yan教授、耶鲁大学Chenxiang Lin教授,德国慕尼黑工业大学Friedrich C. Simmel教授、杜伊斯堡-埃森大学Barbara Saccà教授、马普研究所Na Liu教授,丹麦奥胡斯大学Kurt V. Gothelf教授,中国科学院上海高等研究院/张江实验室李江研究员等,共同撰写了题为 “DNA origami” DNA折纸术的领域引导性综述,并发表于该刊20211月的创刊号上https://doi.org/10.1038/s43586-020-00009-8。编辑同期配发了PrimeView进行推介。

Nature Reviews Primers综述通常围绕一个重要主题,邀请跨地区跨学科的多名顶尖学者合作撰写,旨在面向更为广泛的读者,概述该主题相关方向的发生发展、方法与应用。

 




发表于Nature Methods Reviews Primers创刊号的DNA折纸术》

 

DNA折纸术DNA origamiDNA纳米技术的一个重要分支。该方法发明于2006(Nature 2006)即利用上百条短单链DNA作为“订书钉”辅助折叠一条长达数千碱基的噬菌体基因组单链DNA,并自组装形预先设计结构近年来,DNA折纸术迎来了快速发展,目前几乎可以定制任意形状的复杂几何结构,包括各种实心或者镂空的3D结构、复杂曲面结构、可以动态变构的纳米装置与纳米机器人等等。多种界面友好的DNA折纸设计软件也先后出现,大大降低了DNA折纸术的门槛,使初学者也可以方便地设计定制的折纸结构,从而推动了整个领域的繁荣发展

该引导性综述论文概述了DNA折纸术的设计、合成、纯化、表征、保存等方法,并且对于不同技术路径的优缺点和适用场景进行了论述。以DNA折纸作为模板或框架,可以定制纳米级精度的金属、矿物、有机分子、生物大分子等材料的纳米结构。论文展示了DNA折纸术在多个领域具有代表性的前沿应用,包括微纳制造、纳米光子学/电子学、生物成像、生物催化、药物递送、生物物理学、生物计算与纳米机器等。同时,本文也讨论了DNA折纸术面临的一些挑战,例如缺陷控制、结构稳定性等,并提出了可能的解决方案。

论文对DNA折纸术的未来发展提出了设想。如,引入更加模块化、自动化的设计与合成理念,并将这些理念推广到其他的大分子的微纳制造领域;构建多尺度精确精度跨越亚纳米到厘米尺度)的DNA结构;制造具有智能的DNARNA机器人,并在动物和人体内工作,实现真正的智能诊疗应用。可以预期,在DNA折纸术诞生十五年之际发表该论文有望推动这一技术的进一步发展,吸引不同专业背景的学者加入,催生更多的理论与技术创新,并共同推动DNA纳米技术在交叉学科领域中的应用与突破。

 



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