奥尔巴尼大学RNA研究所的研究人员展示了一种不需要镁的DNA纳米结构组装新方法。该方法提高了结构的生物稳定性，使它们在一系列应用中更有用和可靠。这项工作出现在本月的Small杂志上。

当我们想到DNA时，首先想到的可能是遗传学——细胞内的双螺旋结构，其中包含生物体的生长和繁殖蓝图。DNA研究的一个快速发展领域是DNA纳米结构——由与活细胞中发现的DNA相同的构建块组成的合成分子，它们被设计用于解决从医学诊断和药物输送到材料科学等应用中的关键挑战和数据存储。

“在这项工作中，我们在不使用镁的情况下组装了DNA纳米结构，镁通常用于此过程，但面临的挑战最终会降低所产生的纳米结构的效用，”该研究和高级研究的通讯作者ArunRichardChandrasekaran说。RNA研究所科学家。

“例如，镁会导致DNA纳米粒子聚集在一起，从而改变所输送药物的特性。这会干扰体内的药物负荷，最终降低药物的疗效。镁还可以增强体内酶的活性降解DNA，从而缩短体内纳米结构的寿命。”

该研究小组包括伊利诺伊大学香槟分校的科学家，他们在六种不同的金属离子(包括钙、钡、钠、钾和锂以及镁)中组装了四种类型的DNA纳米结构。

“我们发现以单价离子(钠、钾、锂)组装的DNA纳米结构比以二价离子(镁和钙)组装的DNA纳米结构更具生物稳定性，”Chandrasekaran说。

“我们通过使用这些不同的离子组装四种不同复杂性和大小的DNA纳米结构，证明了我们发现的广泛适用性。这些范围从小型DNA图案(例如双交叉图案和三点星图案)到更大的组件，例如作为DNA四面体和DNA折纸三角形。”

“能够承受核酸酶降解的结构的组装，例如我们在这里组装的那些，将在生物应用中很有用，例如在药物输送中，用作药物载体的DNA纳米结构在将药物输送到目标之前需要保持完整网站。”

“我们的工作重点是确定可用于构建有效药物输送系统的条件，”该研究的第一作者、RNA研究所Chandrasekaran实验室的研究支持专家ArlinRodriguez说。

“这项研究强调的一个重要方面是在单价离子中组装的纳米结构对核酸酶降解的抵抗力，这有助于防止在存在核酸酶的情况下对这些结构造成损害。这种纳米结构耐久性的改善有助于优化药物在体内的释放”

“传统上，镁一直是DNA纳米结构组装中使用的主要离子，”共同第一作者DhanushGandavadi博士说。伊利诺伊大学香槟分校的学生。“然而，通过将自己仅限于镁，我们忽略了使用替代离子组装DNA纳米结构的可能性。”

“我们的研究扩大了DNA纳米结构设计的视野，并通过探索不同的离子促进了卓越药物输送系统的开发，”共同通讯作者、伊利诺伊大学香槟分校生物工程和化学教员XingWang说。

“此外，我们的研究揭示了各种离子对DNA折纸纳米结构的稳定性和致密性的影响，从而拓宽了我们对其基本特性的理解。”

接下来，该团队计划进一步优化各种金属离子中的纳米结构组装以获得更高的组装产量，并测试在细胞内没有镁的情况下组装的结构的生物稳定性。

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