功能纳米粒子簇具有特殊的光学、电学及生物学性能，因此该类结构一直备受科学家们的关注。影响纳米粒子簇性能的因素不仅来自于纳米粒子本身，粒子间的几何排布也起着重要的作用。近年来，DNA纳米技术的蓬勃发展使得构建各种价态的纳米粒子簇成为可能。然而，针对具有特定结构及价态的纳米粒子簇，目前所采用的方法均需重新设计相应的DNA纳米结构，该过程不仅耗时费力且非常不经济。因此发展一种通用的方法进行纳米粒子簇的构建有着重要的意义。

聚焦此问题，西安交大医学部基础医学院生物化学与分子生物学系科研人员利用DNA折纸技术构建了类球形DNA纳米结构。该结构在几何上具有极高的对称性，可实现多种对称性及手性结构的设计，并且该DNA纳米结构中所有核酸序列具有唯一性，使得该结构高度可寻址，因此可对任意位置进行编码。基于以上特点，研究人员以类球形DNA纳米结构为骨架构建了具有多种对称性及手性的纳米粒子簇结构。相关成果以“价态可编程纳米粒子簇结构”（Valence-programmable nanoparticle architectures）为题在线发表在国际权威期刊《自然通讯》（Nature Communications）。

研究人员利用该方法实现了二重价态至六重价态等五种对称型纳米粒子簇结构。在此基础上，研究人员还构建了具有十三重价态的螺旋形纳米粒子簇结构，该手性结构展现出有趣的光学性能。此外，通过对DNA纳米结构的不同位点进行各异性编码，还可实现由多种纳米粒子组合而成的特定价态结构。研究人员利用冷冻电子显微镜及同步辐射小角X射线衍射等技术对以上三维结构的构型进行了详细表征与分析，并对手性结构的性能进行了探索。该方法为构建任意价态的功能纳米材料及生物大分子组装体提供了很好的平台。

该论文第一作者为西安交通大学基础医学院孙莎副教授，西安交通大学为第一单位。该项研究得到国家留学基金委及国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-16157-0