新型DNA纳米孔可以根据需要打开和关闭，以控制药物输送

代尔夫特理工大学和马克斯·普朗克研究所的科学家们制造了一类新的结构适应性强的“机械”孔，由DNA制成，可以通过细胞膜运输分子。这些创新的纳米孔可以根据需要打开和关闭，并首次调整其直径

这为生物医学应用提供了新的可能性，包括大分子的可控和尺寸选择性输送。研究结果发表在Advanced Materials上

Sabina Caneva小组的博士后、该出版物的共同第一作者Ze Yu解释说，DNA折纸纳米孔在生物物理学和生物技术中被广泛用于分析蛋白质的形状和组成。然而，传统的孔太窄，无法让治疗药物等大分子通过，而且孔总是敞开的，这不适合靶向药物输送

Caneva和她的团队与Max Plack生物化学研究所的Heuer Jungmann实验室合作，设计并开发了具有30纳米宽开口的纳米孔（MechanoPores），而不是通常的4-5纳米

“DNA是小规模构建的理想材料，”余说。“我们使用互补碱基对之间的氢键来创建所需的DNA链结构。”通过这种方法，DNA折纸纳米技术可用于构建精确的、预编程的2D和3D形状

最大的挑战是按需打开和关闭毛孔。Caneva的团队利用单链DNA的灵活特性来实现这一目标，本质上类似于一种顺从的机制。在孔内，两侧有一个灵活的单链DNA分子

当添加互补的DNA链时，会形成更硬的双链DNA分子，将孔推开，允许更大的生物分子通过。为了闭合孔，添加了与孔外DNA分子互补的单链DNA分子，迫使孔闭合

尺寸可调性

据余介绍，这是第一个可以可逆地采用三种不同直径的纳米孔，因此可以根据尺寸选择分子

研究表明，孔也可以在膜中有效地被激活，这是科学家以前没有实现的。这需要一种生化技巧来诱导MechanoPore穿过生物膜，并通过分子流通过孔的荧光成像得到证实

机械工程学院助理教授Sabina Caneva说：“我们的工作是朝着更先进的动态纳米器件迈出的重要一步，这些器件在受控药物输送和分子诊断领域具有潜在用途，在这些领域，生物大分子通过大而稳定的通道进行受控运输至关重要。”。“有大小大致相同的不同蛋白质。我们的目标是根据分子组成区分这些蛋白质，以便通过纳米孔进行更具选择性的运输，”Yu说 More information: Ze Yu et al, Compliant DNA Origami Nanoactuators as Size‐Selective Nanopores, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202405104

Journal information: Advanced Materials