介观尺度核酸超结构及其应用

欧阳旖璠1，邓欣宇1，沈杰2，陈雅鸿3(北京大学 1电子学院 2材料科学与工程学院)(3厦门大学电子科学与技术学院)

摘要：介观尺度核酸超结构是由碱基互补配对和定向折叠所形成的具有特定形貌和功能的近微米尺寸组装体. 面向介观尺度功能核酸超结构发展中的关键挑战，本综述重点讨论了边界约束核酸自组装和边界非约束核酸自组装范式在结构基元设计、组装方法学、热力学和动力学调控等方面的共性与差异，旨在推动核酸材料在微米尺度、复杂拓扑方向的发展，为提升组装产率和精度提供策略指导. 还系统性总结了核酸超结构与无机化合物、脂质体等功能材料的多尺度集成机制，展现了核酸超结构突破传统功能材料加工极限的潜力. 此外，动态核酸结构的可编程相互作用及多刺激响应机制可以突破传统静态结构的局限性，进一步实现了仿生机械等复杂运动的精准调控. 基于这些突破性进展，本综述展望了介观尺度核酸超结构在合成生物学、纳米光电器件等领域的应用机遇，为跨越从微观到宏观的尺度鸿沟提供了全新的技术路径.

关键词：核酸自组装，介观尺度，功能材料，动态结构