Nature顶刊：DNA折纸自组装单层膜

论文

膜技术前沿

生物区隔化创造并控制局部环境，确保化学过程高效，从而促进生命的复杂性和功能性。生物系统使用晶体蛋白笼作为纳米尺度区室，而较大且动态的结构，如囊泡和细胞膜，则由脂质双层形成。尽管膜基方法在自下而上合成生物学中占上风，DNA和蛋白质纳米技术则专注于设计刚性笼状组件。本文报道了受脂质结构和相互作用启发的放射对称DNA折纸亚基的自组装过程。形成的DNA折纸单层膜可以被编程成直径从100纳米到超过1微米不等的囊泡或空心管。这些DNA折纸膜代表了一种分区方法，为自下而上的生物学和细胞尺度的软机器人技术打开了可能性。

借助 Dipid 框架，我们提出了一种受脂质启发的策略：以 DNA 折纸亚基为“砖”，自组装成超大尺度超结构，可形成延展二维膜、管状或封闭容器，尺寸可在 100 nm 到数微米间任意设定。质量逾 40 GDa 的 XXL Dipid 容器，迄今仍是 DNA 纳米技术所能构建的“巨无霸”之一。

该框架彻底跳出了领域内的两条传统思路：要么用“刚性、精确定义”的单体去拼超级结构，要么靠相变得到微凝胶、脂质体或液滴。我们仅用一种高度对称、带柔性冗余结合位点的 DNA 折纸单体，便能用极简、低成本的方式批量制备属性可调的 DNA 折纸超结构。实验显示，这类超组装体轻松达到小型单细胞生物或大单层磷脂囊泡的尺度。

Dipid 是一类可成膜的“补丁粒子”，为自组装/自组织研究打开前所未有的实验平台：可编程、可控，足以把理论模型直接搬进现实。本工作证实，软物质生物物理中的分相、筏域形成、曲率驱动的膜有序等概念，均可通过理性设计构建单元在实验中复现；更可利用拓扑缺陷工程实现“受阻组装”、有限尺寸超结构等新构造。

在自下而上合成生物学中，Dipid 框架提供了区室化的全新路线。相比传统囊泡，Dipid 隔室可定制尺寸与曲率、结构稳定、孔径可调，成为可理性分级设计的功能区室“工具箱”。单体可携带酶、基因模板、分子马达乃至无机组分，不同功能模块（传感、信号、计算、生物制造、运动）的嵌入，有望把这些隔室编程为柔软、细胞尺度的“机器人”。

https://www.nature.com/articles/s41563-025-02418-0

原标题：《Nature顶刊：DNA折纸自组装单层膜》

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