近期，上海交通大学变革性分子前沿科学中心与美国亚利桑那州立大学合作在国际学术期刊Nature Chemistry上发表了元DNA构建微米尺度DNA结构的研究工作—“Meta-DNA structures”，论文第一作者为上海交通大学变革性分子前沿科学副教授姚广保，通讯作者为上海交通大学化学与化工学院樊春海教授和美国亚利桑那州立大学Hao Yan（颜颢）教授。

文章主要创新点介绍

DNA的特异性碱基互补配对能力和“刚柔并济”的结构特性，决定了DNA强大可编程的自组装性能。目前DNA纳米技术构建的结构的尺寸主要集中在几纳米到一两百纳米之间。人们一直在探寻将DNA的这种精确构建能力拓展到肉眼可见的微观甚至宏观的层面，这样就可以自下而上的构建出任何人类想要的结构，进一步实现人类想要的任何功能。

为解决这一问题，该团队发展了一种通用的“元DNA”（Meta-DNA）策略。通过研究模拟DNA的结构特性，构建了一个放大版的DNA，并将其命名为元-DNA(meta-DNA)。元-DNA具有与DNA类似的结构特性，保证了其具有与DNA类似的精确自组装能力；同时元-DNA的基元长度为400nm，是DNA的百倍，保证了其作为一个通用的基元构建亚微米尺度结构甚至宏观尺度结构。利用元DNA，该团队构建了一系列亚微米到微米尺度的静态DNA结构，包括元多结、3D多面体以及各种二维/三维晶格等。通过层级链置换反应，将DNA的动态特征转移到元DNA上，为构建微米尺度复杂的动态结构奠定了基础。

这种元DNA策略为精确构建微米尺度甚至宏观尺度的DNA结构提供了一种全新的思路，有助于将DNA纳米技术的精确构筑能力从纳米尺度提升至微米以上尺度，进而帮助科研人员设计出更复杂的DNA电路、DNA分子机器和DNA纳米器件。

作者介绍

姚广保现任上海交通大学上海交通大学变革性分子前沿科学中心副教授，博士生导师。2010年本科毕业于四川大学，2015年获四川大学博士学位。2015-2020年在中国科学院上海应用物理研究所、亚利桑那州立大学从事博士后研究工作，2021年进入上海交通大学执教。姚广保副教授的研究集中在DNA纳米技术，胶体自组装等领域。

论文原文链接

https://www.nature.com/articles/s41557-020-0539-8