近日，上海交通大学张欢与张宏陆课题组合作在Advanced Science 期刊上发表了研究论文，提出了一种通用高效的球形核酸（SNA）多级组装策略，首次实现了多价SNA介导的液相金属凝聚体超材料的构建，为开发具有生物响应能力的智能液态材料提供了全新路径。
图1. 通用的SNA组装策略及其精准构型调控
在自然界中，从蛋白质复合体到细胞器，层级超结构广泛存在并支撑着生命活动的复杂功能。人工仿生构建具有多尺度结构的层级材料，对合成生物学、功能材料与药物递送等领域具有重要意义。当前，固态超材料（如晶体、超晶格）的构建取得了显著进展，但基于纳米颗粒构建具有液态特性的功能材料仍面临诸多挑战。
DNA 作为天然的可编程分子，具备高度序列特异性和自组装能力，可用于精确构筑“原子等效物”以调控纳米颗粒间相互作用。然而，将这种编程能力拓展至液态材料体系，并实现可控的结构组装与功能响应，尚属首次尝试。
本研究提出了一种通用、高效的SNA组装方法，可在无需特定序列修饰的情况下，将多种类型和拓扑结构的核酸分子（包括随机序列 DNA、环状 DNA、单导 RNA、信使 RNA 等）快速组装到金纳米颗粒表面，形成高密度、稳定的 SNAs（图1a）。组装过程基于丁醇诱导的局部脱水与物理浓缩机制，突破了传统对聚腺苷酸（polyA）或巯基修饰的依赖。在此基础上，研究团队进一步探究了 DNA“键”的空间分布与机械刚性对 SNA 多级组装效率的影响，发现结合位点的构型和柔韧性是实现精确可控层级结构的关键因素（图1b）。
通过引入液-液相分离机制，研究人员成功构建了微米尺度的液滴状金属凝聚体超材料（图2）。这些液滴在溶液中表现出典型的液态行为，包括可融合性和动态重构能力。更重要的是，金属核增强了其对光的吸收，使其在激光照射下表现出显著的光热响应能力。细胞实验表明，SNA 凝聚体可被细胞有效吞噬，并在激光激发下引发细胞形态的显著改变，展现出潜在的肿瘤光热治疗功能。
图2. DNA编程构筑的液态金属凝聚体超材料
小结
该研究首次实现了将 DNA 编程策略引入金属纳米颗粒主导的液态材料构建体系，突破了传统固态结构的局限。通过系统调控 DNA 键合构型与刚性，实现了液相凝聚行为的精准调节，为构建仿生液态材料、智能响应系统及新型生物功能平台提供了新范式。
上海交通大学张欢与张宏陆为论文的共同通讯作者，博士生陈泽宇与陈旭为该论文的共同第一作者。研究得到了上海交大樊春海院士的指导与支持，并获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市浦江人才计划、上海合成生物学创新中心等项目资助，上海同步辐射光源给予支持。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Engineering Liquid Hierarchical Materials with DNA-Programmed Spherical Nucleic Acids
Zeyu Chen, Xu Chen, Dan Lu, Huating Kong, Jingyi Ye, Chunhai Fan, Honglu Zhang, Huan Zhang
Adv. Sci., 2025, DOI: 10.1002/advs.202504471
导师介绍
张欢
https://www.x-mol.com/university/faculty/365292
