研究背景
结构 DNA 纳米技术使得 DNA 构件块以可编程的方式组装成用户自定义的微结构成为可能。这些包含丰富的组分以及可控的纳米特性的微结构在诸多领域，例如光学、力学以及催化等，具有非常广泛的应用前景。
然而，到目前为止，绝大多数的 DNA 晶体都需要在仪器中经过长时间的退火来合成，否则组装极有可能会朝着无序化的方向进行，这极大地限制了 DNA 晶体的规模化生产与应用发展。
研究内容
近日，南京大学田野教授带领研究团队通过在 DNA 组装体系中引入尿素分子，实现了 DNA 折纸构件块在室温下的可编程化结构组装。
该工作利用尿素分子与 DNA 碱基间氢键的竞争作用，降低了 DNA 折纸构件块的高阶组装熔化温度，满足了其在室温下组装的基本要求；这种室温组装非常迅速，4 个小时内即可出现有序的组装结构，并在 48 小时内进一步生长成平均尺寸达 5 微米左右的单晶。此外，尿素分子对微米级晶体的熔化温度的调节是线性的，理论上可以通过调节尿素浓度在一定温度区间内对熔化温度进行任意定制，而不再需要反复的序列设计与试错性的组装尝试。因此，利用这种方法，即使在完全非控温的自然环境中，依然可以实现高质量的 DNA 折纸结晶，证实了该方法的普适性与稳定性。
这些结果为 DNA 折纸晶体的功能化发展和 DNA 折纸微结构的规模化合成奠定了理论基础。该成果以 “Fast synthesis of DNA origami single crystals at room temperature” (《室温快速合成 DNA 折纸单晶》) 为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。
论文信息
Fast synthesis of DNA origami single crystals at room temperature Yifan Yu, Min Ji, Yong Wang, Xuehui Yan, Lizhi Dai, Ningning Ma, Zhaoyu Zhou, Hang Xing and Ye Tian*（田野，南京大学） Chem. Sci., 2025, 16, 793-801
https://doi.org/10.1039/D4SC07267G
作者简介
本文通讯作者，南京大学教授，博士生导师，国家高层次人才项目入选者，江苏省双创人才；先后于美国哥伦比亚大学，布鲁克海文国家实验室从事科研工作；现就职于南京大学现代工程与应用科学学院材料科学与工程系；南京大学化学与生物医药创新研究院双聘 PI；同时担任南京大学生命分析化学国家重点实验室以及江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室研究员。田野教授在核酸材料的制备，功能无机材料的有序可控自组装及三维超晶格体系的构建，无机纳米材料等离子效应以及生物纳米光学等领域都做出了重要的研究成果。相关研究被国内外科学媒体撰文报导或采访多达 30 余次。田野教授的主要研究方向为 DNA 折纸术的可控组装与应用；基于 DNA 核酸材料的新型光学，电子学材料与器件；形貌与组分微观可控的光催化，电催化，光电催化体系；基于核酸体系的体内体外疾病诊断与肿瘤靶向治疗；基于物理或化学沉积法的功能材料制备及相关电学/电池性能研究；基于 DNA 折纸术的原子制造，特定力学/光学/磁学/电子学等功能材料的定制等。
期刊介绍
rsc.li/chemical-science
Chem. Sci.
| 2-年影响因子* | 7.6分 |
| 5-年影响因子* | 8.0分 |
| JCR 分区* | Q1 化学-综合 |
| CiteScore 分† | 14.4分 |
| 中位一审周期‡ | 33 天 |
Chemical Science 是涵盖化学科学各领域的跨学科综合性期刊，也是英国皇家化学会的旗舰期刊。所发表的论文不仅要在相应的领域内具有重大意义，而且还应能引起化学科学其它领域的读者的广泛兴趣。所发表的论文应包含重大进展、概念上的创新与进步或者是对领域发展的真知灼见。发文范围包括但不限于有机化学、无机化学、物理化学、材料科学、纳米科学、催化、化学生物学、分析化学、超分子化学、理论化学、计算化学、绿色化学、能源与环境化学等。作为一本钻石开放获取的期刊，读者可以免费获取所发表论文的全文，同时从该刊的论文版面费由英国皇家化学会承担，论文作者无需付费。
Editor-in-Chief
Andrew Cooper
🇬🇧 利物浦大学
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