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Chem:上海交通大学化学化工学院樊春海团队框架核酸编码仿生矿化取得进展

来源:上海交通大学      2020-01-07
导读: 近日,上海交通大学化学化工学院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。

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,上海交通大学化学化工学院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。

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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


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