纳米技术是指尺寸在1纳米到100纳米之间的所有物体，相当于一米的十亿分之一。这个维度很难想象，它可以被定义为一秒钟指甲的长度。在这个尺度下，纳米材料的力和性质不同于块状材料的特征;例如，气体、液体和固体可以形成更坚固的结构，具有不同的磁性或更好的导电性。这项新技术在化学、医学、生物、材料科学、电子或能源生产等多个领域都有应用。其中，新兴的DNA纳米技术不再将DNA作为遗传信息的载体，而是作为一种建筑材料来创造纳米尺度的结构。

图1所示。A) Cu(I)催化叠氮化物-炔环加成形成一个DNA环，通过新形成的1,4-三唑连接。B)通过纳米管内的点击反应形成两个拓扑上互锁的DNA环(DNA链烷)。C) 24元DNA链烷的形成。变性后的结构承受为单分散物体。D)链甲DNA纳米管在65°C加热并提交3小时的ExoI消化后的TEM图像。

DNA纳米结构是合理设计的，因此核酸的特定排列导致确定的二级结构。最初的想法是由nadian C. Seeman在1982年提出的，从那一刻起，特别是在DNA折纸和单链瓦片(SST)方法出现之后，大量的结构被创造出来。DNA折纸是一种受日本折纸艺术启发的技术。长长的单链DNA，被称为“支架”，被折叠成所需的形状，使用超过数百个短的DNA细丝，被称为“订书钉”。SST方法是基于较少数量的合成单链DNA的杂交，没有任何支架。科学家合成DNA结构的能力不再被认为是一种纯粹的设计练习，而是被用来创造功能和有益的物体。使用DNA作为建筑材料的主要优点是易于处理，商业可用性，生物相容性以及以纳米精度控制设计的可能性。无论如何，DNA纳米结构在某些环境中存在不稳定性，如低阳离子浓度或极端pH值等条件会对物体产生不利影响并导致其破坏。

在他们最近的论文中，Cassinelli等人着手克服这些限制，并展示了一种超稳定DNA纳米结构的创造。只有27纳米长的小纳米管通过点击化学来稳定。这类反应以一种易于操作且非常有效的方式将两个分子连接起来。起始纳米管设计由24个单链DNA组成，通过在每条单链的两端分别引入两个点击反应基团进行修饰(图1A)。由于点击反应和设计中链的空间预组织，每条短DNA丝都经历了分子内环化，形成了一个环。如果纳米结构中相邻的两条链分别被叠氮化物和炔基修饰，则点击反应产物是DNA链烷(来自拉丁语系列=链)。如图1B所示，两条链在拓扑结构上互锁。

如果整组24条DNA链被叠氮化物和炔基修饰，则一锅点击反应生成24元DNA链烷(图1C)。这是迄今为止最大的人工DNA链链结构，类似于中世纪骑士使用的锁子甲。类似于中世纪骑士所穿的金属锁子甲，这些保护决定了受伤和死亡的区别，锁子甲DNA可以保护原始的纳米结构免受高温、有机溶剂和正离子浓度耗尽等DNA变形事件的影响。在细胞培养基中孵育24小时后，不动摇的管保持完整的形状，并且在透射电镜分析中也显示对酶的抗性(图1D)。

抗这些生物因素的强度鼓励将这种稳定技术应用于药物输送和其他目的的物体。所演示的方法为应用于创建几种大小和几何形状的DNA链链或作为非酶基因合成的组装平台铺平了道路。

瓦伦蒂娜Cassinelli，Birgit Oberleitner，托马斯Frischmuth，安东尼奥Manetto
baseclick GmbH, Neuried, Germany
这项工作在第七框架方案下得到欧洲委员会的部分支持
(FP7)，作为居里夫人初始训练网络的一部分，EScoDNA (GA 317110)

出版

“链甲”稳定DNA纳米结构的一步形成。
casinelli V, Oberleitner B, Sobotta J, Nickels P, Grossi G, Kempter S, Frischmuth T, Liedl T, Manetto A。
新化学国际教育英语2015年6月26日

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