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近日，國家納米科學(xué)中心丁寶全課題組在利用形狀匹配策略調(diào)控DNA引導(dǎo)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)自組裝方面取得新進展。相關(guān)研究成果“Shape Complementarity Modulated Self-assembly of Nanoring and Nanosphere Hetero-nanostructures”于2020年6月在線發(fā)表于美國化學(xué)會志（Journal of the American Chemical Society）上（J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c04678） 

　　形狀匹配在分子識別中至關(guān)重要，例如主-客體分子識別、酶與底物的識別，以及適配體與靶標的識別等。而納米粒子的形狀也可以強烈地影響納米粒子之間的相互作用，從而決定納米粒子的組裝取向以及組裝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，并最終影響組裝體的性質(zhì)。形狀匹配自組裝策略在納米粒子，特別是在不同形狀的納米粒子的自組裝中很少被采用，很大程度上是因為合成具有形狀互補的納米粒子以及引導(dǎo)粒子間的相互識別上存在的巨大挑戰(zhàn)。因此開發(fā)新的基于形狀匹配的自組裝策略，用于特定異質(zhì)結(jié)構(gòu)的組裝體構(gòu)建很有必要。 

　　在前期的工作中，丁寶全課題組通過調(diào)控DNA自組裝結(jié)構(gòu)表面指定位點的分子間作用，成功實現(xiàn)了金屬及金屬氧化物圖案的可控排布（J. Am. Chem. Soc. 2019,141, 17968）及金屬顆粒的可控組裝（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 2846; Nano Lett., 2017, 17, 7125）。在這些工作的基礎(chǔ)上，丁寶全課題組與復(fù)旦大學(xué)聶志鴻課題組合作，提出了一種全新的利用形狀匹配調(diào)控DNA引導(dǎo)自組裝的策略用來構(gòu)建基于金納米環(huán)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該研究報道了一種簡單有效的策略，可以以較高產(chǎn)量實現(xiàn)尺寸可控、形貌均一的金納米環(huán)的合成。利用DNA修飾的金納米環(huán)與金納米球的形狀匹配策略進行自組裝，構(gòu)建了具有明確幾何構(gòu)型的不同金納米環(huán)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如；土星、鉆戒和蝴蝶結(jié)構(gòu)型的納米結(jié)構(gòu)。其組裝規(guī)則是通過金納米環(huán)和金納米球的尺寸形狀匹配度進行調(diào)控，并通過納米粒子間DNA的堿基互補識別進行驅(qū)動。通過單顆粒暗場光學(xué)測量，該研究也實現(xiàn)了金納米環(huán)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中由于金環(huán)的對稱性破缺產(chǎn)生的四級暗模式的觀測。該策略也可以應(yīng)用于其他具有互補形狀的納米粒子的自組裝，并將為納米粒子的可控組裝、光學(xué)元件的相互作用研究以及等離子體光學(xué)器件的發(fā)展提供經(jīng)驗和范例。 

　　國家納米科學(xué)中心副研究員李娜為論文的第一作者，國家納米科學(xué)中心丁寶全研究員和復(fù)旦大學(xué)的聶志鴻教授為共同通訊作者。該項目得到了國家自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點研究計劃和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項 (B) 等項目的支持。 

　　原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c04678 。

                                                                      圖1. 形狀匹配策略調(diào)控DNA引導(dǎo)的金納米環(huán)與金納米球自組裝示意圖

                                  圖2. 利用形狀匹配調(diào)控DNA引導(dǎo)的納米顆粒自組裝，所構(gòu)建土星，鉆戒和蝴蝶結(jié)構(gòu)型的金納米環(huán)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電鏡圖