19、拓展DNA纳米结构的几何设计与光学解决子集和问题

拓展DNA纳米结构的几何设计与光学解决子集和问题

拓展DNA纳米结构的几何设计

DNA不仅是生命遗传信息的载体，如今也成为了各种纳米技术的基础。结构DNA纳米技术是纳米技术中一个极具前景的领域，可用于生物相关计算的设备和平台。

1. DNA纳米技术基础与现有设计方法
   • 基础结构 ：结构DNA纳米技术的基础是DNA交叉连接结构。这种结构利用了自然界中霍利迪连接的固定堆叠X形结构，能在适当离子浓度下将双螺旋并排连接。DNA双交叉分子结合了两个交叉连接，使两个双螺旋平行固定，这表明DNA可作为纳米级构建块用于构建各种形状和图案。
   • 现有设计方法 ：基于交叉连接的几何形状，有两种重要的DNA纳米结构设计方法，即“DX Tiles”和2D/3D “DNA Origami”。“DX Tiles”引入了“瓦片”概念，使用双交叉分子作为刚性重复单元进行自组装；“DNA Origami”则使用数百条短“钉”链将一条长单链DNA折叠成任意形状。但目前由于连接方式选择有限，大多数结构都是平行排列的双螺旋。
2. 互联单双链连接（T - 连接）
   • 结构描述 ：互联单双链连接由两个DNA螺旋组成，其中一个在螺旋中间有单链区域，另一个在末端有单链区域。两个单链区域序列互补，杂交形成T形连接结构。研究表明，连接长度为5 - 6bp较为合适，分支可位于螺旋的大沟侧。与传统交叉连接不同，T - 连接以直角连接