《非金納米粒子的可控價態DNA修飾與程式化自組裝》是依託中國科學技術大學，由鄧兆祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非金納米粒子的可控價態DNA修飾與程式化自組裝
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄧兆祥
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
納米粒子的DNA修飾是賦予其程式化自組裝功能的重要途徑之一，結合凝膠電泳分離技術可得到表面修飾有確切DNA分子數（特定價態）的納米粒子，合理使用這些不同價態的納米模組並藉助DNA分子的程式化自組裝功能，可實現各種同質或異質納米結構的按意願精確構築。本項目充分基於申請人課題組的研究工作積累和最新實驗進展，擬解決DNA納米自組裝領域長期面臨的一個重要瓶頸問題，即只能實現包括納米金在內的少數幾種納米粒子的特定價態DNA修飾，通過研究不同納米粒子的合成與DNA修飾反應的特性，構建具有類分子結構特徵的（即組成和價態確定）DNA功能化非金納米粒子，包括銀、鈀、鉑以及碳納米管與石墨烯納米粒子，獲得多種性能豐富的新型自組裝模組，並利用可設計、可預測的DNA特異雜交反應，將這些納米模組組裝成特定的同質和異質多元結構，為新型納米材料與器件的高精度設計、構造與性能研究提供重要的自組裝方法學基礎。
結題摘要
DNA納米技術是30多年前誕生並得到快速發展的新興研究領域，至今已產生諸多引人注目的研究成果，相關方法和技術正向納米材料、生物醫藥、功能納米器件等領域不斷滲透。基於DNA鏈間精準、可設計和可程式化的鹼基識別相互作用，可實現功能納米材料與器件自下而上的高度並行化分子組裝。由於目前可用於DNA程式化組裝的納米材料模組非常有限（通常局限於金納米粒子等），制約了相關研究工作向功能與套用的拓展。為解決這一問題，本項目研究緊扣各種非金納米材料的製備、價態可控DNA修飾與程式化自組裝，並在組裝結構的性能調控方面進行了探索。主要成果包括：（1）實現了具有優異膠體穩定性的金核-非金殼（銀和鈀）核殼納米結構的製備，成功實現了其表面DNA功能化，基於凝膠電泳實現了DNA價態的高效分離，利用程式化的DNA分子組裝技術構築了多種同質和異質金屬納米粒子離散組裝結構，這一方法具有很好的通用性，可望拓展至更多材料，為DNA納米技術提供豐富的功能材料模組；（2）合成出尺寸可調的鉑納米超粒子，實現了其價態可控的DNA功能化，利用DNA組裝構築出二聚體、核-衛星結構和有限尺寸的線性組裝陣列，證實了該超結構模組與DNA組裝方法的相容性，為實現其催化功能與套用提供了可能；（3）成功合成出摻雜非金金屬元素的合金納米粒子，實現了其價態可控DNA功能化，為發展富含非貴金屬元素的DNA功能化納米模組提供了重要思路；（4）發明了銀離子焊接技術，結合DNA組裝實現了金屬納米粒子間程式化可控的強相互作用，觀察到粒子間亞納米間隙的光學偶合，為納米組裝結構的功能調控提供了重要手段；（5）聯合使用銀離子焊接和熱燒結技術，實現了組裝控制的電荷轉移等離激元共振，獲得可見至近紅外II區連續可調的等離激元共振光譜，為利用DNA組裝實現納米結構光學性質的定製提供了可能的途徑；（6）發展了化學回響性等離激元膠體體的製備新方法，基於瓊脂糖水凝膠實現電催化活性鈷納米粒子的合成，並在氧化石墨烯表面成功組裝出抗菌活性顯著增強的銀包金二維納米陣列結構。本項目已在Angew. Chem. Int. Ed.，Small，Chemical Science等SCI期刊正式發表研究論文10篇，其中影響因子大於5的論文5篇。出版英文專著1章。多次在國內和國際性學術會議上作邀請報告。培養博士畢業生3名，碩士畢業生6名。
