[发明专利]DNA循环诱导开启型DNA荧光纳米机器人构建方法

说明书

本发明属于基因工程技术领域，公开了一种DNA循环诱导开启型DNA荧光纳米机器人构建方法，首次将驱动DNA循环诱导开启型DNA纳米机器人与以DNA为模板原位合成的金属纳米簇结合，构建新型荧光纳米机器人，实现免标记、免修饰及荧光信号诱导性级联增强的功能。本发明多功能纳米机器人的构建未见报道，为功能化DNA纳米机器人理性设计提供了新思路，为荧光成像技术提供了新工具；将该多功能纳米机器人用于目标物的检测未见报道，拓展了功能化DNA纳米机器人的应用，为生物传感技术提供了新思路构建新型免标记、驱动DNA循环诱导开启荧光纳米机器人，提高了纳米机器人的工作效率，实现荧光免标记。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，尤其涉及一种DNA循环诱导开启型DNA 荧光纳米机器人构建方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

19世纪五十年代，J.D.Watson和F.H.C.Crick在Nature上公开了DNA的双螺旋结构模型，并暗示DNA就是传承生命的遗传模板。1983年，Seeman首次利用DNA构建了核酸纳米结构，表明DNA不仅承载了生命的重要遗传信息，而且还可作为构建纳米材料的元件，从而一门新兴科学——DNA纳米技术产生了(Seeman，2010)。DNA纳米机器人是其中发展最为迅速的方向之一，它是指利用DNA准确的互补配对功能，在特定形式的能量驱动下通过改变碱基排列顺序进而可控地改变DNA的构象，并做出某种机械运动实现能量转移的纳米装置(樊春海和刘冬生，2011)。众所周知，DNA包含A、T、C、G四种碱基种类，赋予了DNA纳米机器人结构多样性；同时由于DNA碱基排列顺序可变、设计灵活，使其设计上具有可编程性；加之DNA特有的碱基互补配对原则，使其具有高度地运动可控性。DNA纳米机器人可以像真正的开关一样捕获、保存和释放目标分子，实现“机器”的功能。目前，结构各异的DNA纳米机器人相继被构建并在许多领域，如药物运输(Bhatia et al.,2011；Douglas et al.,2012；Lee etal.,2012；Amir et al.,2014；Chen et al.2017；Li et al.,2018)、生物成像(Bhatia etal.,2011；Modi et al.,2013；Jungmann et al.,2014；You et al.,2017)和生物传感(Torelli et al.,2014，2018；He et al.,2018)等发挥重要作用，具有十分广阔的应用前景。

HIV现有的检测方法主要包括HIV抗原检测、核酸检测方法。

目前技术方案：

目前构建纳米机器人的方法主要是设计多条线性DNA序列，利用碱基互补原则，通过自组装方式结合成DNA纳米机器人。如果需要对纳米机器人进行表征、示踪或成像，则需对其DNA骨架进行荧光基团标记。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)目前文献报道的DNA纳米机器人的驱动元件，如DNA，不能循环使用，限制了其使用效率；

(2)目前文献报道的DNA纳米机器人的表征、示踪及成像等功能的实现所需的荧光信号需要对其DNA骨架进行荧光基团标记，但价格昂贵，限制了其广泛应用。

解决上述技术问题的难度在于：

如何设计一种新型纳米机器人，使得其开启运行受驱动元件得调控；如何设计一种新型荧光纳米机器人，使得其荧光信号地获得无需标记修饰，且荧光信号得开启和增强受驱动元件得调控。综上，纳米机器人构建原理、荧光纳米机器人构建原理及生物传感器运行原理的创新性设计是解决上述技术问题的难点。

解决上述技术问题带来的意义为：开发新型免标记、免修饰荧光DNA纳米机器人，实现驱动DNA循环诱导开启、无酶介导及荧光信号诱导性级联增强的目标，可为功能化DNA纳米机器人的理性设计提供新思路，为荧光成像技术提供新工具，对于创新和发展智能化DNA纳米机器人具有重要科学意义。