【项目名称】

框架核酸动态变构分子机器

【项目负责人】

左小磊

【项目完成人】

左小磊、毛秀海、樊春海、刘江波、李敏、李凡

【项目完成单位】

医学院分子医学研究院、化学化工学院、张江高等研究院、转化医学研究院

【项目简介】

分子机器是一类可在分子尺度上进行精确控制的仿生机械装置。通过精准设计，分子机器能够对外部刺激做出响应并执行特定任务，因此在诊断治疗、组织工程以及纳米医学等领域具有广阔的应用前景。然而常规的环境响应性材料如小分子染料和量子点等，存在信噪比低、材料泄漏率高等问题，难以实现对细胞内复杂生物学过程的长时程、全过程检测。同时，设计具有环境响应性的动态分子机器，特别是能够在细胞环境内执行复杂任务的多功能分子机器仍具有很大的挑战。

针对这一挑战，研究团队提出了基于四面体框架核酸的机械形变诱发荧光变色的新原理、成功研制出了一种框架核酸动态变构分子机器，可以响应环境变化，并将该变化转化为机械形变，最终诱导荧光变色。利用四面体框架核酸纳米尺度的精确可编程性，研究团队成功实现了对分子机器尺寸的纳米级精准调控，通过尺寸匹配，证实了边长尺寸为10纳米的分子机器，具有最低的泄漏率，实现了突触囊泡递质释放全过程监测，为研究神经递质释放，神经信号传导提供了新方法。

该研究的研究思路为化学、纳米技术、生物医学的交叉研究提供了模式参考、为临床医学、转化医学研究提供了新技术。