杨冬，樊国栋

    纳米材料由于其独特的光、热、电、磁学性质，已数年持续成为研究热点。而生物分子，包括多肽、核酸适配体、蛋白质以及DNA，与纳米材料间的相互作用也引起了国内外研究工作者的持续关注。而利用生物分子的高度选择性和特异性来诱导纳米材料组装，对于构建纳米结构单元的器件和实现纳米材料的周期性组装，成为获得有序的纳米结构最为有效的方法之一[1]，也已经成为纳米科技领域所面临的巨大挑战[1-3]。

    在诸多已经应用于纳米材料组装的生物分子当中，利用DNA 分子进行纳米材料的组装具有诸多优点，如作用力多样性：DNA 分子可通过多种形式与纳米颗粒作用，如物理吸附、静电吸引、共价成键(疏基作用)、特异性识别等[4-5]；完善和严密的分子识别功能：碱基互补具有高度的选择性和特异性，使其组装过程具有高度的有序性；DNA 分子设计的可实现性：随着核酸化学的发展，DNA 可方便地进行人为设计、合成和得到序列已知的DNA 纯品；核苷酸链可以通过简单的体外酶学反应改变拓扑结构；DNA 链的不同位置上可引入多种功能基团，如巯基、氨基等。正是 DNA 分子具有的这些特性，为纳米科学家利用 DNA 来进行纳米材料组装过程提供了广阔的设计空间[6-7]。

    1 以 DNA 为模板进行的纳米材料制备

    DNA是一种天然的纳米尺度物质，而从化学角度看，由于外表面暴露出具有特定位置分布的重复排列的磷酸基，又是一种具有独特双螺旋结构的聚阴离子化合物。因此利用DNA 分子链上的多种基团，包括磷酸骨架以及碱基可以实现纳米颗粒材料物理化学性能的调控[8-11]。Coffer等[12]利用DNA 分子带有负电荷的骨架作为模板，吸附 Cd2+离子，加入 Na2S 还原得到 CdS 纳米颗粒。杨百全等[13]报道了通过在侧链的磷酸根上修饰上带有巯基的胞嘧啶和鸟嘌呤，在DNA 链复性过程中可将 CdS 纳米粒子组装成有序的平行四边形纳米结构。此外，已经见于报道的利用 DNA 诱导的无机纳米材料还有硫酸钡[14]、氯化镁[15]、二氧化硅[16]以及具有高度光学放射性的PbS 纳米晶，具有红外放射性的PbS 量子点等[17-18]。

    研究人员发现在气/液界面上，带正电荷的CdS 纳米颗粒通过和DNA 之间的静电相互作用，可实现 CdS 纳米颗粒沿着 DNA 链排列。通过静电作用，表面带正电的金纳米颗粒和DNA 作用可以形成线形紧密堆积的金纳米颗粒组装体[19-20]。Braun等[21]通过在DNA 长链上沉积银纳米微粒，成功地制得连接两个金电极的纳米银导线 ......