中國科學院上海高等研究院研究員王麗華帶領團隊在光控DNA微納制造方面取得進展，相關研究成果以Remote Photothermal Control of DNA Origami Assembly in Cellular Environments為題，發(fā)表在Nano Letters上。

DNA折紙（DNA origami）結構是由一條數千堿基長的噬菌體DNA在上百條短單鏈DNA輔助下折疊形成的納米結構，具有可程序化定制的形貌以及近原子級的結構精度，近年來在仿生納米機器人、生物智能診療等領域展現(xiàn)出應用潛力。因此，在生理環(huán)境下原位合成DNA折紙結構成為迫切需求。然而，DNA折紙合成需要打開DNA分子預先形成的錯誤結構，才能保證正確的DNA折疊過程。傳統(tǒng)DNA折紙合成技術往往依賴全局的、接觸式的加熱-退火的方式來完成這一過程，難以實現(xiàn)遠程可控的生理環(huán)境原位合成。

科研人員受近紅外光熱治療的啟發(fā)，利用硫化銅納米粒子作為光熱轉換材料，用近紅外光（NIR）照射在合成溶液中產生光熱效應，以打開DNA分子的二級結構，促使其在自然冷卻下形成正確的折紙結構（圖1）。該方法的優(yōu)勢在于DNA折紙合成速度快，僅需8分鐘即可達到大于80%的產率，而傳統(tǒng)的合成方法需要數小時。此外，該方法可在活細胞培養(yǎng)環(huán)境中實現(xiàn)具有時空可控性的DNA折紙原位合成（圖2）

圖1.紅外光熱效應遠程、時空控制的DNA Origami的合成。（a）合成的示意圖。（b）CuS NPs的透射電鏡圖。（c）硫化銅的紫外-可見光-紅外吸收曲線。（d）各種合成產物的原子力顯微鏡圖。  

圖2.細胞環(huán)境中DNA折紙的遠程、可控的原位合成。

由于近紅外光熱系統(tǒng)具有深層組織穿透能力，并已廣泛應用于生物系統(tǒng)，因此該工作有望實現(xiàn)光控的DNA納米裝置活體內原位組裝與重構，使其在體內的時空分布和功能得到響應性調控，具有應用于生物計算和活體智能診療的前景。  

研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等的資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c01821