中科院蘇州納米所王強斌團隊：利用DNA折紙術構建金納米棒@金納米粒子手性螺旋超結構

【成果簡介】

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員王強斌團隊一直致力于借助DNA納米技術構筑復雜的納米自組裝體系。最近，他們運用DNA折紙術首次獲得一系列金納米棒@金納米粒子手性螺旋超結構。首先以60×90 nm二維矩形DNA origami為模板，通過對DNA origami表面功能位點的理性設計，多步DNA雜交反應后將矩形DNA origami卷曲在一根13×38 nm金納米棒表面形成圓筒結構，在DNA origami上預先設計的8組捕獲鏈DNA隨即在金納米棒表面形成呈左旋或右旋排列的螺旋形識別位點。進一步引入8個表面修飾有與DNA origami 表面捕獲鏈互補的DNA序列，通過互補配對，在每一個金納米棒表面實現8個金納米粒子的精確組裝，分別形成左手螺旋和右手螺旋的金納米棒@金納米粒子超結構。相關內容以題為“Spiral Patterning of Au Nanoparticles on Au Nanorod Surface to Form Chiral AuNR@AuNP Helical Superstructures Templated by DNA Origami”發表在了Advanced Materials上。

【圖文導讀】

圖1?AuNT@AuNP螺旋DNA折紙引導自組裝方案

a）具有用于AuNP和AuNT附著和鏈接鏈雜交識別位點的2D DNA折紙

b,c）AuNR表面上特定識別位點的螺旋圖案的 b）頂視圖和c）側視圖

d）在添加AuNPs后構造的LH和RH AuNT@AuNP螺旋

圖2?AuNR@AuNP螺旋瓊脂糖凝膠電泳圖像和最終產物的UV-vis吸收光譜

a）在日光下含有6nm大小AuNP的LH（泳道1）和RH（泳道2）AuNR@AuNP螺旋的瓊脂糖凝膠電泳圖像，其中第三條帶是目標產物

b）ssDNA官能化AuNR和含有6nm大小AuNP的最終產物的UV-vis吸收光譜

【研究內容】

等離子體納米粒子及其組裝結構因為優異的光學特性在納米科技中具有廣泛應用，如超材料、生物傳感器、光電器件等。精準構建等離子體納米結構對于光學特性的深入研究意義重大，而精確調控等離子體納米粒子的表面功能性質則是進一步獲得復雜自組裝體系的關鍵。目前借助各種物理和化學方法，可在納米粒子表面的一定區域范圍實現功能選擇性調控。但是，獲得納米粒子表面功能位點的精確圖案化方法仍然是一個巨大的挑戰。

以DNA origami為代表的DNA納米技術具有強大的空間位點尋址能力，可以在空間上實現功能位點的精確排布。與納米粒子相結合，則可以實現對納米粒子表面功能位點的精確圖案化。若將表面圖案進一步理性設計為具有手性的不對稱幾何構型，以此為基本構筑單元便可指導復雜手性納米結構的多層次組裝。

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員王強斌團隊一直致力于借助DNA納米技術構筑復雜的納米自組裝體系。最近，他們運用DNA折紙術首次獲得一系列金納米棒@金納米粒子手性螺旋超結構。首先以60×90 nm二維矩形DNA origami為模板，通過對DNA origami表面功能位點的理性設計，多步DNA雜交反應后將矩形DNA origami卷曲在一根13×38 nm金納米棒表面形成圓筒結構，在DNA origami上預先設計的8組捕獲鏈DNA隨即在金納米棒表面形成呈左旋或右旋排列的螺旋形識別位點。進一步引入8個表面修飾有與DNA origami 表面捕獲鏈互補的DNA序列，通過互補配對，在每一個金納米棒表面實現8個金納米粒子的精確組裝，分別形成左手螺旋和右手螺旋的金納米棒@金納米粒子超結構。鑒于這類復雜組裝體系的不對稱幾何構型，觀測到顯著的手性光學響應。這些手性信號源自結構中央的金納米棒和周圍金納米粒子螺旋的局域表面等離子體共振（LSPR）耦合。并且通過對螺旋結構中納米粒子粒徑的調控，可有效調制金納米棒@金納米粒子超結構手性光譜的強度。該策略為“自下而上”構筑復雜的功能納米自組裝系統提供了全新思路。相關研究成果發表在Advanced Materials上。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201706/t20170615_4605133.shtml

文獻鏈接： Spiral Patterning of Au Nanoparticles on Au Nanorod Surface to Form Chiral AuNR@AuNP Helical Superstructures Templated by DNA Origami（Advanced Materials,2017, DOI: 10.1002/adma.201606533）

本文由材料人編輯部Allen【李倫】編輯，點我加入材料人編輯部。

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