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框架核酸编码仿生矿化取得进展

2020-01-06


  自然界衍化出了以蛋白框架为代表的模板结构,用于引导生物矿化过程,生成各种复杂、精巧的生物硬组织。尽管过去十年,生物矿化及仿生矿化领域有长足的进展,如仿生贝壳结构的构建,但是设计程序可控的仿生矿化方法仍面临诸多困难,比如磷酸钙(Calcium Phosphate, CaP)的矿化过程就受到无法精准控制形貌和缺乏普适性方案的限制。

  近日,很很鲁很很鲁视在线视频|香蕉伊人不卡在线看|天天鲁啪视频在线樊春海团队提出了一种解决思路:即利用框架核酸作为模版,以静电相互作用为驱动力,制备具有规定形貌的矿化CaP纳米晶体。该工作以“DNA Framework-Encoded Mineralization of Calcium Phosphate“为题,于2020年1月2日在线发表在Cell期刊旗下的Chem杂志中。刘小果、靖薪薪为论文的共同第一作者,樊春海为通讯作者。

  在众多生物矿物中,作为人体骨骼和牙齿主要无机组分的磷酸钙(CaP),其合成与结构设计倍受研究者亲睐。但由于存在非经典成核过程及复杂的相组成与变化,使得合成精细的CaP纳米结构困难重重。团队利用框架核酸为模版来诱导CaP纳米晶体的矿化过程,成功地按照预设形貌制备出相应的几何结构,并因为CaP外壳的保护作用,使得DNA的环境耐受性得以增强,进一步拓宽了DNA纳米结构的应用领域。



分子动力学模拟及同步辐射小角X射线散射数据揭示DNA四面体诱导CaP生长的早期过程


  论文指出DNA磷酸骨架与Ca离子之间的亲和性以及可编码的DNA结构是控制CaP矿化以获得规定几何结构的关键,并且CaP外壳不仅可以保留框架核酸的结构信息,也能够作为保护层增加功能性核苷酸在细胞内的转运效率。团队认为,只要化学反应条件满足框架核酸的耐受范围,这种策略就有希望应用于诸如碳酸钙和金属氧化物等具有光学、电学和磁特性的众多无机材料的结晶控制中。

原文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929419305509



撰稿:樊春海团队






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