基于DNA纳米技术的有序界面构筑与生物传感应用

【作者】 樊春海；

【机构】 中国科学院上海应用物理研究所；

【摘要】 生物传感器是利用生物特异性识别过程来实现检测的传感器件。生物敏感元件包括生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸等,而生物传感器则是利用这些从微观到宏观多个层次相关物质的特异性识别能力的器件总称。生物传感器的研究涉及到界面过程、分子自组装等基本科学问题,为基础研究提出了很多挑战性问题。而生物传感器的应用还可能对临床检测、遗传分析、环境检测、生物反恐和国家安全防御等多个领域产生重要的影响。尽管生物传感器领域的发展非常迅速,然而如果我们回到生物体来看现有的生物传感技术的话,就很容易发现这些人工的生物传感器件在识别能力、灵敏度、特异性等各方面都远远逊色于生物体内的天然传感器("分子机器")。这就促使我们向生物体学习,用"多元、多功能、协同"的理念构建类似于"分子机器"的生物检测器件。DNA纳米技术领域的快速发展则为构筑这样的分子机器提供了新的可能。DNA纳米技术作为近年来新兴的前沿交叉领域,旨在利用DNA分子卓越的自组装和识别能力,将其作为一种纳米材料实现精确的自底向上(bottom-up)的纳米构筑,从而设计各种功能纳米结构。该领域的最新进展表明,利用自然界赋予DNA分子无与伦比的自我识别和精确组装能力可以从底向上组装出各种结构精巧、均一性好和功能复杂的DNA纳米结构和纳米器件。相对于通常的无机纳米结构而言,这些DNA纳米结构不仅制备简单、结构可控,而且易于实现生物功能化,尤其是再与无机纳米粒子结合起来的话,就可能实现常规纳米技术难以完成的复杂功能。本报告中将介绍我们实验室在利用基于DNA纳米技术的二维和三维结构构筑新型生物传感器和纳米生物系统方面的研究工作。更多还原