自从20世纪80年代DNA纳米技术的概念提出以来，利用DNA模块、DNA折纸及环状DNA等多种方法都可实现DNA纳米管的自组装，但其尺寸均受到了严重限制，目前报道的DNA纳米管直径大多小于100 nm。制备大尺寸DNA纳米管一直是科学家们面临的重大挑战。因此，发展一种系统性、通用性的DNA纳米管构建策略尤为重要。由于DNA自身良好的生物相容性，使得DNA纳米管在药物运载、生物反应器等方面有着可观的应用前景。
图1 手性DNA纳米管自组装示意图
聚焦此问题，医学部基础医学院生物化学与分子生物学团队对于大尺寸DNA纳米管自组装进行了深入研究，并取得了重大突破。研究发现通过对DNA结构重复单元的刚性和曲率进行调节，可以构建不同直径的纳米管,范围可从50 nm 调节至550 nm。实验结果表明，刚性大、曲率小的DNA结构重复单元有利于大直径纳米管的生成。同时DNA双链扭转密度的调节实现了纳米管手性的控制，为纳米材料构建手性支架平台奠定了良好的基础。
研究成果以孙莎博士为第一作者及通讯作者，西安交通大学作为第一作者和通讯作者唯一单位撰写的论著 “Large Chiral Nanotubes Self-Assembled by DNA Bricks” 被 Journal of the American Chemical Society杂志在线发表。该杂志影响因子14.69，是生物化学材料等相关领域的国际顶级综合性期刊。
图2 （左）手性可控的DNA纳米管自组装。（右）通过厚度和扭曲密度的控制可实现不同尺寸的DNA纳米管构建。
该项研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金的资助。医学部基础医学院李冬民教授及南京大学化学系朱进教授对该工作提供了重要帮助，临床医学本科生杨宇轩同学协助完成了部分工作。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1021/jacs.9b08737
