枝状DNA指导合成超级纳米团簇

DNA作为一种天然的生物大分子,具有优良的生物相容性、纳米尺度可控性等独特性质,尤其是分子结构可编程性使其成为新型生物功能大分子材料的重要合成元件,被用于合成多种新型功能材料,并成功应用于生物传感、组织工程和再生医学等重要生物医学领域(Acc. Chem. Res., 2014, 47, 1902)。

近期,天津大学化工学院仰大勇教授课题组合成了以枝状DNA作为分子支架的超级纳米团簇,超级纳米团簇具有优异的抗菌性能。金属纳米团簇光学性质独特,具有广泛的应用前景。而DNA可以用来作为纳米团簇合成的支架分子,精确地调控纳米团簇的空间结构和光学性质。在前期枝状DNA功能高分子研究的基础上(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 8699),他们首次利用枝状DNA作为分子支架,合成了结构功能精确可调的超级银纳米团簇(super-AgNC)。该研究充分利用枝状DNA的分子编程性和空间结构可调节性,使得super-AgNC具有可调变的光学性质,并赋予独特的生物应用潜能。研究表明,不同空间结构的super-AgNC均表现出优异的抗菌性能,特别是(Y-X)构型的super-AgNC能够显著抑制大肠杆菌的生长。此外,super-AgNC在包括人类胚胎肾细胞、血管平滑肌细胞和肺癌细胞的三种类型组织细胞中,均显示出优异的生物相容性。这种独特的抗菌性能和生物相容性使得super-AgNC具有广阔的生物医学应用前景。

图1.超级银纳米团簇(super-AgNC)的设计和合成示意图

该研究工作创造了一种基于DNA纳米结构来精确调控金属纳米团簇空间结构和光学性质的新途径,将有助于拓展金属纳米团簇的应用。枝状DNA还提供一种简单普适的方式,将不同功能组件引入到支链粘性末端,以实现多维度、多尺寸、多功能材料的合成与构建。

相关研究论文发表在Small上(DOI: 10.1002/smll.201800185),天津大学化工学院研究生杨璐和讲师姚池博士为论文的共同第一作者。

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