ナノスケール材料：折り紙機構を利用した再構成可能なDNA折り紙

折り紙機構は、可変形状と剛性を構造にプログラムする上で独自の能力と利点を持つため、再構成可能な巨視的スケールの系の構築に広く採用されている。しかし、DNAの自己集合に基づくさまざまな動的構造体が開発されてきたにもかかわらず、適切な設計原理がないため、折り紙機構は分子レベルの系の構築にほとんど活用されていない。今回我々は、折り紙機構を利用して再構成可能なDNA折り紙構造体を創出する方法を提案する。今回の主なアイデアは、さまざまな目標形状に折りたたむことができるよう、各辺が折り紙の折り目パターンに従う、基準となる平面ワイヤーフレーム構造を構築することである。我々は、DNA鎖置換を用いて紙状のいくつかの折りたたみと展開のパターンを高収率で実現した。直交折り、繰り返し可能な折りたたみと展開、折りたたみに基づくマイクロRNAの検出、蛍光シグナルの制御が実証された。pHや光源の変化によって誘発される刺激応答性の折りたたみと展開も可能であった。さらに我々は、階層的集合を用いることによって、高度にプログラム可能な方式で折り紙機構の設計空間と複雑さを拡張できた。我々は、今回提案した折り紙に基づく再構成方法は高いプログラム可能性とスケーラビリティーを持つため、複雑な分子系の開発を進展させると予想する。

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