(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210855667.4 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 厦门大学 地址 361005 福建省厦门市思明区思明南 路422号 (72)发明人 陈宏　姚薇　 (74)专利代理 机构 厦门南强之 路专利事务所 (普通合伙) 35200 专利代理师 张素斌 (51)Int.Cl. C12N 15/11(2006.01) C12N 15/10(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 任意尺寸的DNA Orig ami纳米粒子及制备 (57)摘要 任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子及制备， 所述DNA Origami纳米 粒子的尺寸小于脚手架链 所决定的尺 寸， 或者是脚手架链所约定的尺寸的 非整数倍； 其制备包括以下步骤： 设计矩形的DNA   Origami， 将矩形DNA  Origami视为画布， 每一条 订书钉链视为单独的像素； 根据所需得到的结构 选择相应像素对应的订书钉链； 将脚手架链与选 中的订书钉链混合在一起进行 组装； 再去除脚手 架链上剩余的单链。 能够有效地减少设计的压 力、 突破尺寸的限制、 提高订书钉链的利用率并 且降低时间和经济成本 ， 进一步扩大DNA   Origami这一技术 的自由度， 实现DNAOrigami不 同大小、 尺寸可控的低成本组装。 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 115011595 A 2022.09.06 CN 115011595 A 1.任意尺寸 的DNA Origami纳米粒子， 其特征在于： 所述DNA  Origami纳米粒子的尺寸 小于脚手架链所决定的尺寸， 或者DNA  Origami纳米粒子的尺寸是脚手架链所约定的尺寸 的非整数倍。 2.权利要求1所述的任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子的制备， 其特征在于包括以下步 骤： 1)设计矩形的DNA  Origami， 将矩形DNA  Origami视为画布， 每一条订书钉链视为单独 的像素； 2)根据所需得到的结构选择相应像素对应的订书钉链； 将脚手架链与选 中的订书钉链 混合在一 起进行组装； 再去除脚手架 链上剩余的单链。 3.如权利要求2所述的任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子 的制备， 其特征在于： 步骤1) 中， 所述画布是 由一条脚手架链以及多条订书钉链组成， 脚手架链与订书钉链组装得到矩 形的DNA Origami。 4.如权利要求2所述的任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子 的制备， 其特征在于： 步骤2) 中， 所述根据所需得到的结构由画布中的像素组成得到， 根据像素选择对应的订书钉链， 订 书钉链在组装过程中与脚手架链对应的序列 组成双链， 成为矩形画布上 的像素； 未被选择 的订书钉链所对应的脚手架链对应的序列， 由于没有相应的脚手架链与之组成双链而仍旧 保持单链的状态。 5.如权利要求2所述的任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子 的制备， 其特征在于： 步骤2) 中， 采用酶切方法去除脚手架 链上剩余的单链。 6.如权利要求5所述的任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子的制备， 其特征在于： 所述酶 切方法是使用核酸酶对组装后仍旧保持单链状态的序列进 行酶解而去除掉， 双链部 分仍旧 保持组装的状态。 7.如权利要求6所述的任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子的制备， 其特征在于： 所述酶 采用核酸酶， 核酸酶只能降解单链的DNA片段， 对双链的DNA片段 无影响。 8.如权利要求2所述的任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子的制备， 其特征在于： 组装得 到的多个DNA  Origami纳米粒子可通过粘性末端连接起来， 得到纳米粒子的尺寸大于脚手 架链所约定的尺寸且非其整数倍。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115011595 A 2任意尺寸 的DNA Origami纳米粒子及制备 技术领域 [0001]本发明涉及DNA自组装领域， 尤其涉及任意尺寸的DNA  Origami纳米粒子及制备。 背景技术 [0002]DNA Origami是一种新型的DNA纳米结构组装技术， 2006年由加州理工学院的 Rothemund教授首先提出(Scaffolded  DNA origami for nanoscale  shapes and  patterns[J].Journal  of the American  Chemical Society,2006,231)， 这一方法的提出 极大地促进了DNA纳米技术的发展和 应用。 这一方法主要是使用两百多条短的寡核苷酸链 通过碱基互补配对的原理将一条长约7000多个碱基的噬菌体DNA折叠成预先设计的形状， 其中短的寡核苷酸链称为 “订书钉链 ”， 噬菌体DNA(M13mp18)称为 “脚手架链 ”。 DNA Origami 组装过程具体包括： (1)确定目标图形； (2)根据目标图形对脚手架链进 行折叠， 使脚手架链 折叠后形成的形状符合 目标图形的要求； (3)根据脚手架链的折叠结构设计订书钉链的序 列， 每条订书钉链要与脚手架链折叠结构相邻的反向序列 互补， 这样才能形成交叉结构从 而将脚手架链的相邻序列连接在一起； (4)将脚手架链与设计得到的订书钉链按比例混合 后进行退火组装。 DNA  Origami具有极大的自由度， 可以设计并组装得到任意形状的二 维或 三维纳米结构， 还 可以作为单元结构组装得到更大的结构， 比如将两个海豚形DNA 折纸连在 一起， 或者将9个小方 形的DNA折 纸组合成一个更 大的长方 形结构。 [0003]DNA Origami并不仅仅是由脚手架链单独折叠构成的纳米结构， 而是由脚手架链 和订书钉链组成双螺旋结构后填充而成的实心图形。 DNA  Origami因其结构内部包含很多 的DNA交叉结构， 使 得DNA Origami纳米结构在常规环境中能够稳定存在。 DNA纳米结构中的 每一条订书钉链以及每一个碱基的位置都是可以精确 定位的， 所以DNA  Origami具有优异 的寻址性能。 在DNA  Origami的组装过程中对订书钉链的化学计量比要求不高、 组装 过程简 单。 和其他纳米粒子的合 成方法相比， DNA  Origami只需要将脚手架链和订书钉链混合后进 行退火就得到任意形状的纳米粒子， 具有非常高的自由度和准确度。 组装得到的DNA   Origami纳米粒子还能通过粘性末端连接在一 起， 得到更 大的结构。 [0004]虽然DNA Origami具有自由度大、 外形精确、 组装简单等优点， 但也还具有一定的 不足。 特别是随着需求越来越高， DNA  Origami的尺寸受脚手架链长度的限制、 订书钉链设 计的复杂性、 不同图形的订书钉链的重复利用率等一系列问题也逐渐暴露。 首先， 订书钉链 的利用率低， 含有两百多条短链的一套订书钉链只能用于组装一种纳米结构。 不同的设计 需要不同的订书钉链， 就必须对两百多条 的订书钉链进行重新设计和合成， 这就导致工作 量随着设计的增加而增加， 时间和经济成本也随之增加。 其次， DNA  Origami所使用的脚手 架链是固定长度的， 使得所组装出来的纳米结构的表面积是几乎完全一致的。 因为可以通 过粘性末端将多个组装出的纳米结构连接起来， 所以设计以及组装出的纳米结构的总表面 积是单个纳米结构表面积的整数倍。 传 统的DNA Origami对于纳米结构的尺寸受到很大的 限制， 不仅不能小于一条脚手架 链折叠得到的纳米结构的尺寸， 同时也必须为 其的整数倍。说　明　书 1/3 页 3 CN 115011595 A 3