加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關鍵核心技術,努力搶占科技制高點,為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現科學技術跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

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上海高研院等在Nature Reviews Methods Primers創(chuàng)刊號發(fā)表“DNA折紙術”領域引導性綜述

發(fā)布時間:2021-02-02 【字體: 】【打印】 【關閉

 

近日,Nature系列新上線期刊Nature Reviews Methods Primers邀請DNA納米技術領域多個國家的知名學者,包括上海交通大學樊春海院士、中國科學院上海高等研究院李江研究員,美國亞利桑那州立大學Hao Yan教授、耶魯大學Chenxiang Lin教授,德國慕尼黑工業(yè)大學Friedrich C. Simmel教授、杜伊斯堡-埃森大學Barbara Saccà教授、馬普研究所Na Liu教授,丹麥奧胡斯大學Kurt V. Gothelf教授等,共同撰寫了題為 “DNA origami” (DNA折紙術)的領域引導性綜述,并發(fā)表于該刊20211月的創(chuàng)刊號上,編輯同期配發(fā)了PrimeView進行推介。 

 Nature Reviews Primers綜述通常圍繞一個重要主題,邀請跨地區(qū)跨學科的多名頂尖學者合作撰寫,旨在面向更為廣泛的讀者,概述該主題相關方向的發(fā)生發(fā)展、方法與應用。 

發(fā)表于Nature Reviews Methods Primers創(chuàng)刊號的DNA折紙術》 

DNA折紙術(DNA origami)是DNA納米技術的一個重要分支。該方法發(fā)明于2006(Nature 2006),即利用上百條短單鏈DNA作為“訂書釘”,輔助折疊一條長達數千堿基的噬菌體基因組單鏈DNA,并自組裝形成預先設計的結構。近年來,DNA折紙術迎來了快速發(fā)展,目前幾乎可以定制任意形狀的復雜幾何結構,包括各種實心或者鏤空的3D結構、復雜曲面結構、可以動態(tài)變構的納米裝置與納米機器人等等。多種界面友好的DNA折紙設計軟件也先后出現,大大降低了DNA折紙術的門檻,使初學者也可以方便地設計定制的折紙結構,從而推動了整個領域的繁榮發(fā)展。 

該引導性綜述論文概述了DNA折紙術的設計、合成、純化、表征、保存等方法,并且對于不同技術路徑的優(yōu)缺點和適用場景進行了論述。以DNA折紙作為模板或框架,可以定制納米級精度的金屬、礦物、有機分子、生物大分子等材料的納米結構。論文展示了DNA折紙術在多個領域具有代表性的前沿應用,包括微納制造、納米光子學/電子學、生物成像、生物催化、藥物遞送、生物物理學、生物計算與納米機器等。同時,本文也討論了DNA折紙術面臨的一些挑戰(zhàn),例如缺陷控制、結構穩(wěn)定性等,并提出了可能的解決方案。 

論文對DNA折紙術的未來發(fā)展提出了設想。如,引入更加模塊化、自動化的設計與合成理念,并將這些理念推廣到其他的大分子的微納制造領域;構建多尺度精確(精度跨越亞納米到厘米尺度)的DNA結構;制造具有智能的DNARNA機器人,并在動物和人體內工作,實現真正的智能診療應用??梢灶A期,在DNA折紙術誕生十五年之際發(fā)表該論文有望推動這一技術的進一步發(fā)展,吸引不同專業(yè)背景的學者加入,催生更多的理論與技術創(chuàng)新,并共同推動DNA納米技術在交叉學科領域中的應用與突破。 

論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s43586-020-00009-8