[发明专利]基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法

说明书

本发明涉及基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法，具体涉及了以两条DNA单链组成的单元构筑较大尺寸的DNA纳米结构，并设计了一个模板用以快速得到不同样式的复杂纳米结构。本发明通过设计模板之后可以通过单元的增减快速得到各种不同的结构。该DNA结构元件结构精确可控，易于修饰，具备良好的生物相容性；本发明中的制备方法简单，产率较高，可以通过凝胶色谱很快的提纯，为其他应用提供了很好的基础。

技术领域

本发明涉及DNA纳米结构的构筑方法，具体涉及了以两条DNA单链组成的单元构筑较大尺寸的DNA纳米结构，并设计了一个模板用以快速得到不同样式的复杂纳米结构。本发明属于纳米生物材料领域。

背景技术

在DNA纳米技术领域中，Nadrian C. Seeman首次提出利用DNA碱基互补配对的原则可将DNA组装成复杂的空间结构，开创了利用DNA作为纳米级构筑材料而非遗传信息载体的新领域。随后，研究人员通过构造不同基元模块，如DXdouble-crossover、TX(triple-crossover)模块、十字模块和对称模块，并用模块组装得到各式各样的图形结构二维阵列，方形网格等，但模块法组装是借助于小结构单元的碱基互补配对连接成较大的图形结构，其尺寸和形状难以精确控制。

2006年，Paul W. K. Rothemund提出了一个全新的名词“DNA折纸术”DNAorigami。他将一条基因组DNA长链M13mp18与数百条短链DNA混合，通过在特定位置的碱基互补配对进行折叠连接，得到了三角形、五角星、笑脸等宛如折纸作品一般令人惊叹的复杂二维结构，比通过模块DNA自组装方法得到的结构更为精密，堪称DNA纳米技术一次里程碑式的突破。“DNA折纸术”以其较高的产率，较易设计的特被众多科研工作者使用并挖掘其特性。

“DNA折纸术”在一段时间内引领了潮流。而Bryan Wei等人发明了single strandtiles的方法，直接利用等长度的短链DNA之间的相互配对，通过几百条等长度的短链DNA来形成形状可控的DNA纳米结构。Wei等人利用此方法构建了大量的复杂二维结构。此后，Yonggang Ke等人利用此方法构建了大量的复杂三维结构。他们的工作使得人们意识到模块法组装DNA纳米结构这一经典的方法仍然具有相当的活力，同时这一方法还具有相较于“DNA折纸术”更好的灵活性且没有长链的限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法，其特征在于以两条DNA单链组成的单元构筑较大尺寸的DNA纳米结构，并设计了一个模板用以快速得到不同样式的复杂纳米结构，具体如下：

（1）DNA矩形模板结构的组装

DNA矩形模板由120个核酸单元，共260条不同的单链DNA组成，单元呈2个相背的C形交缠状，每个单元由2条单链构成，除去组成120个单元的240条单链，还有20条是部分与这些单元结合，另外边缘部分带有poly-T（多于3个胸腺嘧啶）的单链，由于poly-T具有反应惰性，这些单链能够保护内部的120个单元不发生错配或其他反应；

每个核酸单元中的1条单链DNA分子依次包括1个游离粘性末端、1个与单元中另一条单链核酸分子互补的互补区、1个与单元中另一条单链核酸分子互补的另一互补区和另一个游离粘性末端；