核酸介导功能纳米材料的合成方法及应用

doi:10.7503/cjcu20230125

摘要/Abstract

摘要：

核酸是一种具有独特性质和结构的生物材料，用作介导功能纳米材料精准合成的模板不仅可以提高对纳米颗粒尺寸、形貌的控制，还能赋予纳米颗粒新的理化性质. 本文介绍了核酸介导功能纳米材料定向生长的基本原理，综述了核酸介导纳米材料的合成路线和方法，主要包括还原法、沉淀法和水解法等，总结了核酸介导纳米材料在分子检测、细胞成像、催化降解、药物递送和医疗等领域的应用，并指出了目前存在的问题及未来发展方向，为设计与构建新型功能纳米材料及其应用提供了新思路.

关键词: 核酸模板, 核酸纳米技术, 核酸探针, 纳米递送

Abstract:

Nucleic acid is a powerful building block for functional nanomaterials with extensive physiological function and structural potential. It’s an ideal template to mediate the growth of metal nanoparticles， precisely controlling their size， structure and morphology. In this review， we introduced the mechanism of interaction between nucleic acid and metal ions， and reviewed the methods for synthesizing nanomaterials using the nucleic acid templates. The unique properties of nucleic acid mediated nanoparticles enable their broad application in molecule diagnosis， cell imaging， catalytic degradation， drug delivery and therapy. It provides a new strategy to improve the design and construction of functional nanomaterials and explore their application.

Key words: Nucleic acid template, DNA nanotechnology, DNA biosensor, Nano delivery

中图分类号:

TrendMD:

郝强军, 叶子, 温蓓, 彭汉勇. 核酸介导功能纳米材料的合成方法及应用. 高等学校化学学报, 2023, 44(10): 20230125.

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图/表 5

Fig.1 Schematic diagram of nucleic acid structure（A） DNA structure on the basis of Watson-Creek base pairing［27］；（B） scheme of nucleotides［34］.（A） Copyright 2018， the Royal Society of Chemistry；（B） Copyright 2008， Springer Nature.

Fig.2 Synthesis of DNA⁃mediated gold, silver, copper nanoparticles by reduction（A） General procedures of DNA-templated metal nano-structures by reduction［27］；（B） DNA-mediated growth of AuNPs mediated by different DNA strands［38］；（C） DNA origami mediated AuNPs［42］；（D） synthesis of DNA⁃templated CuNPs［49］.（A） Copyright 2018， the Royal Society of Chemistry；（B） Copyright 2015， American Chemical Society；（C） Copyright 2011， Wiley；（D） Copyright 2019， Springer Nature.

Fig.3 Synthesis of DNA⁃mediated Fe, Zn and Sn nanoparticles by precipitation（A） DNA templated assembly of iron oxide nanoparticles［52］；（B） DNA strand mediated synthesis of ZnO nanoparticle wires［53］；（C） detailed procedures of DNA mediated SnO2［54］.（A） Copyright 2019， Wiley；（B） Copyright 2011， American Chemical Society；（C） Copyright 2015， the Royal Society of Chemistry.

Fig.4 DNA mediated inorganic silicon（A） Two-dimensional and three-dimensional silica nanostructures synthesized by clump-induced silicification［55］；（B） DNA origami silicification based on sol-gel method［56］；（C） silica nanostructures synthesized by site-specific extrusion of dsDNA on DNA origami surfaces［57］.（A） Copyright 2018， Springer Nature；（B） Copyright 2019， Wiley；（C） Copyright 2020， Wiley.

Fig.5 Diverse applications of nucleic acid mediated nanomaterials（A） Metal ions induced aggregation of DNA-mediated nanoparticles［35］；（B） live cells imaging using chiral DNA templated AgNCs［72］；（C） calf thymus DNA modified graphene/Pd hybrid for catalyzing Suzuki reaction［73］；（D） DNA mediated silver nanoparticles （AgNPs） on silicon dioxide nanospheres （MSN） for drug delivery［74］.（A） Copyright 2018， Elsevier B.V.；（B） Copyright 2016， American Chemical Society；（C） Copyright 2012， American Chemical Society；（D） Copyright 2015， the Royal Society of Chemistry.

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