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近期,中国科学院上海应用物理研究所研究人员基于界面精确自组装技术实现了质子驱动的DNA纳米泵。相关结果发表于Adv.
Mater.
(2016,28,DOI: 10.1002/adma.201506407),并被Nature Reviews
Materials
杂志作为研究亮点,以Pump fiction
为题进行了专题报道(Nature Reviews Materials 2016,
DOI:10.1038/natrevmats.2016.47)。

近期,中国科学院上海应用物理研究所研究员左小磊等应邀在《自然-实验方法》撰写了精确自组装电化学传感方面的实验方法论文(Nature
Protocols
2016, 11,
1244),系统阐述了精确自组装DNA四面体纳米结构的设计、制备、表征及其在电极界面上的组装过程,并建立了多分子水平检测生物靶标的生物传感平台。

皇家赌场68399,分子级别的纳米泵在生物体内发挥着重要的生物学功能,如细胞内外水分子的输运以及离子的输运等。模拟并构建纳米泵及其功能实现是纳米技术领域的重要挑战之一。DNA纳米技术为解决这一挑战性问题提供了可能。上海应物所樊春海团队基于DNA纳米技术发展了三维、动态DNA纳米结构,并对DNA纳米器件以及生物分子的界面可控组装开展了系统的研究(Acc.
Chem. Res
.2010, 43, 631; Acc. Chem. Res. 2014,47,
550)。之前,通过DNA分子自组装发展了刚性的DNA四面体纳米结构并实现了界面可控组装,并实现了基于三维DNA纳米结构界面的电化学生物传感(Adv.
Mater.
2010, 22, 4754;Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54,
2151)。针对纳米泵问题,研究员左小磊通过与樊春海、胡钧等的合作,充分利用DNA纳米结构精确可调的特点,构建了一种质子响应性的动态DNA四面体纳米结构,该纳米结构可根据溶液的pH的变化进行循环往复的结构变化。通过精确界面组装技术将该结构组装到金界面上,他们实现了质子驱动的DNA纳米泵,该纳米泵可用于驱动水分子以及离子的定向运动。这种三维、动态以及有序的界面在生物传感、逻辑器件以及合成生物学中具有重要的应用潜力。

癌症的发生发展过程关系到DNA、RNA、蛋白质和代谢小分子等多个分子水平的变化。因而,单一肿瘤标志物的检测难以满足癌症精准检测的需求。上海应物所樊春海团队基于DNA纳米技术发展了精确自组装的DNA四面体纳米结构,在国际上率先提出利用三维DNA纳米结构进行界面调控的电化学生物传感策略(Adv.
Mater.
2010, 22,
4754)。左小磊与樊春海等密切合作,充分利用DNA纳米结构精确可调的特点,在金电极上构筑了纳米尺度精确可控的自组装界面(Angew.
Chem. Int. Ed.
2015, 54, 2151;Adv. Mater. 2016, doi:
10.1002/adma.201506407),并进一步发展了针对蛋白质、核酸、小分子等不同分子水平靶标的高灵敏检测方法(Anal.Chem.
2014, 86, 2124; Anal.Chem. 2014, 86, 7337; Anal.Chem. 2014, 86,
7843)。基于这一精确自组装策略发展的通用生物检测平台为实现多分子水平肿瘤标志物的联合奠定了基础,为实现癌症早期精准检测提供了强有力的工具。Nature
Protocols
审稿人评价这一工作:“迈出了非常重要的一步,在技术创新与实际应用之间构筑起一道桥梁。”

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上海应物所在DNA纳米泵研究方面取得进展

上海应物所在精确自组装电化学生物传感研究方面取得系列进展

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