【項目名稱】

框架核酸動態變構分子機器

【項目負責人】

左小磊

【項目完成人】

左小磊、毛秀海、樊春海、劉江波、李敏、李凡

【項目完成單位】

醫學院分子醫學研究院、化學化工學院、張江高等研究院、轉化醫學研究院

【項目簡介】

分子機器是一類可在分子尺度上進行精確控制的仿生機械裝置。通過精準設計，分子機器能夠對外部刺激做出響應并執行特定任務，因此在診斷治療、組織工程以及納米醫學等領域具有廣闊的應用前景。然而常規的環境響應性材料如小分子染料和量子點等，存在信噪比低、材料泄漏率高等問題，難以實現對細胞內復雜生物學過程的長時程、全過程檢測。同時，設計具有環境響應性的動態分子機器，特別是能夠在細胞環境內執行復雜任務的多功能分子機器仍具有很大的挑戰。

針對這一挑戰，研究團隊提出了基于四面體框架核酸的機械形變誘發熒光變色的新原理、成功研制出了一種框架核酸動態變構分子機器，可以響應環境變化，并將該變化轉化為機械形變，最終誘導熒光變色。利用四面體框架核酸納米尺度的精確可編程性，研究團隊成功實現了對分子機器尺寸的納米級精準調控，通過尺寸匹配，證實了邊長尺寸為10納米的分子機器，具有最低的泄漏率，實現了突觸囊泡遞質釋放全過程監測，為研究神經遞質釋放，神經信號傳導提供了新方法。

該研究的研究思路為化學、納米技術、生物醫學的交叉研究提供了模式參考、為臨床醫學、轉化醫學研究提供了新技術。