科学家利用自复制纳米结构构建复杂的合成系统

由中国科学技术大学合肥物理科学国家实验室已故教授梁浩军领导的研究团队开发了一种简单的焓介导策略，以时间依赖的方式精确控制DNA功能化胶体的复制和催化组装，促进了大规模有序纳米材料的产生。这项研究发表在Angewandte Chemie国际版上

信息的复制是自然界的一个基本特征，核酸在生物系统中发挥着至关重要的作用。然而，创建能够使用自复制纳米结构生产大规模三维有序纳米材料的合成系统仍然是一项艰巨的挑战

现有的人工自复制系统在可编程组装成复杂的纳米结构方面往往不足，限制了其潜在的功能和应用

研究团队设计了一种创新的解决方案来克服现有的挑战。通过利用DNA的特异性和动态DNA纳米技术的原理，他们建立了一个包括DNA功能化胶体种子的模板系统

将这些种子与简化的DNA链置换电路编程子系统配对，该子系统旨在产生DNA功能化的胶体拷贝。该系统在室温下运行，消除了对复杂且可能具有破坏性的高温过程的需求

关键创新在于使用了一种与时间相关的相互作用系统，该系统控制可编程原子当量（PAEs）的复制和催化组装。PAE由用DNA功能化的胶体核组成，能够通过被称为脚趾介导的链置换（TMSD）反应的过程识别和结合互补的DNA链

这允许催化剂从模板系统中受控释放，从而启动PAE种子的复制和PAE拷贝组装到超晶格结构中

通过程序化的DNA组装，无活性的PAE拷贝逐渐获得与PAE种子相同的粘性末端，促进复制和随后组装成有序的超晶格。重要的是，该系统在复制过程中显示出显著的识别和传输模板信息的准确性，确保了超晶格结构复制的保真度

这项研究为构建复杂、可编程、大规模的三维胶体超晶格材料开辟了途径，这些材料可以在材料科学和生物技术等领域得到应用