一种核酸结构单元自组装成有限或无限DNA纳米结构的方法与流程
本发明属于生物技术领域，涉及dna纳米技术领域的核酸结构及其合成方法。尤其涉及一种核酸结构单元自组装成有限或无限dna纳米结构的方法。
背景技术：
在纳米级别的自组装合成领域中，核酸的自主装因其可编码性、生物兼容性等原因正越来越受到人们的重视。
上世纪八十年代，nadrianc.seeman首次提出利用dna碱基互补配对的原则可将dna组装成复杂的空间结构，开创了利用dna作为纳米级构筑材料而非遗传信息载体的新领域，并将其命名为dna纳米技术。随后，研究人员通过构造不同基元模块，如dxdouble-crossover、tx(triple-crossover)模块、十字模块和对称模块，并用模块组装得到各式各样的图形结构二维阵列，方形网格等，但模块法组装是借助于小结构单元的碱基互补配对连接成较大的图形结构，其尺寸和形状难以精确控制。
2006年，paulw.k.rothemund提出了一个全新的名词“dna折纸术”dnaorigami。他将一条基因组dna长链m13mp18与数百条短链dna混合，通过在特定位置的碱基互补配对进行折叠连接，得到了三角形、五角星、笑脸等宛如折纸作品一般令人惊叹的复杂二维结构，比通过模块dna自组装方法得到的结构更为精密，堪称dna纳米技术一次里程碑式的突破。
2012年，bryanwei等人发明了singlestrandtiles的方法，直接利用等长度的短链dna之间的相互配对，通过几百条等长度的短链dna来形成形状可控的dna纳米结构。wei等人利用此方法构建了大量的复杂二维结构。此后，yonggangke等人利用此方法构建了大量的复杂三维结构。
bryanwei和yonggangke的工作使人们意识到经典的tile组装方法还具有十分巨大的潜力。目前不同的tile的设计是dna纳米技术领域的热门方向之一。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供一种核酸结构单元。
本发明提供了一种核酸结构单元，包括1个或多个双螺旋；
所述多个双螺旋平行排列或呈90-180度角排列。
上述核酸结构单元中，核酸结构单元为a；
a所示的核酸结构单元为将多组背向重叠的发夹结构通过碱基互补配对自组装形成；
每组背向重叠的发夹结构是由2条单链核酸分子按照如下方式碱基互补连接而成：每条单链核酸分子自身回折形成一个发夹结构，将回折的部位称作环，将环两端的结构称作茎，即有两个茎，其中，环仅是化学键(不含有碱基)，
两个发夹结构相对排列，形成如下结构：第一个发夹结构的一个茎与第二个发夹结构的一个茎互补构成双螺旋，第一个发夹结构的另一个茎与第二个发夹结构的另一个茎互补构成双螺旋，四个茎的末端均形成4个游离粘性末端。
所述相对排列为平行相对排列或呈90-180度角相对排列。
上述核酸结构单元中，所述第一个发夹结构的一个茎中形成双螺旋的部分与第二个发夹结构的一个茎中形成双螺旋的部分大小相同；
所述第一个发夹结构的另一个茎中形成双螺旋的部分与第二个发夹结构的另一个茎中形成双螺旋的部分的大小相同；
所述4个游离粘性末端大小相同。
上述核酸结构单元中，a所示的核酸结构单元中每组背向重叠的发夹结构的游离粘性末端碱基数和双螺旋的互补区的碱基数分别为如下1)-10)中任一种，且所有的碱基数均取整数或取整加一；
本发明中1个螺旋周期长度为10.5；
1)所述粘性末端区的碱基数为10.5/2*(2n+1)，且所述互补区的碱基数为10.5/2*(2m+1)；
2)所述粘性末端区的碱基数为5、16、26或36，且所述互补区的碱基数为16、26、36或46；
3)所述粘性末端区的碱基数为10.5*(n+1),且所述互补区的碱基数为10.5/2*(2m+1)；
4)所述粘性末端区的碱基数为10、21、32或42；且所述互补区的碱基数为16、26、36或46；
5)所述粘性末端区的碱基数为10.5*(n+3/4)或10.5*(n+1+1/4),且所述互补区的碱基数为10.5/2*(2m+1)；
6)所述粘性末端区的碱基数为8、18、28、39或者13、23、33、44；且所述互补区的碱基数为16、26、36或47；
7)所述粘性末端区的碱基数为10.5*(n+3/4),且所述互补区的碱基数为10.5*(m+1/4)；
8)所述粘性末端区的碱基数为8、18、28或39；且所述互补区的碱基数为13、23、33或44；
9)所述粘性末端区的碱基数为10.5*(n+5/6),且所述互补区的碱基数为10.5*(m+1/6)；
10)所述粘性末端区的碱基数为9、19、29或40；且所述互补区的碱基数为12、22、32或43；
n为大于等于0的正整数,m为大于0的正整数。
或，n为0-20任一整数，且可为0；m为0-20任一整数，且不为0。
上述核酸结构单元中，所述结构单元为b；
b所示的结构单元的结构如下：若干条单链核苷酸分子顺次连接，形成一个闭合的结构，该闭合结构折成一个分支三臂型结构或四臂型结构，即有三个分支，每个分支上都是双链互补配对核苷酸。
上述核酸结构单元中，所述核酸结构单元b的分支碱基数为如下1)或2)，且碱基数均为整数；
1)、所述分支碱基数为10.5/2*(2n+1)；
2)、所述分支碱基数为16,26，36或47；
n为大于等于0的正整数,或n为0-20任一整数，且可为0。
本发明另一个目的是提供一种有限或无限核酸纳米结构。
本发明提供的有限或无限核酸纳米结构，为将多种上述的核酸结构单元通过碱基互补配对自组装形成有限尺寸或者无限尺寸的核酸纳米结构；每种核酸结构单元的单链核酸分子序列不同；
每种上述的核酸结构单元为1个或多个。
上述的核酸纳米结构中，
所述核酸纳米结构为将多种所述a所示的核酸结构单元通过碱基互补配对自组装形成有限尺寸或者无限尺寸的核酸纳米结构，每个核酸结构单元的游离粘性末端与下一个核酸结构单元的游离粘性末端通过互补配对连接；
或所述核酸纳米结构为将多种所述b所示的核酸结构单元通过碱基互补配对自组装形成有限尺寸或者无限尺寸的核酸纳米结构，每个核酸结构单元的一个分支与下一个核酸结构单元的一个分支通过互补配对连接。
上述的核酸纳米结构中，
所述无限核酸纳米结构为如下1)-5)中任一种：
1)所示的无限核酸纳米结构为将4种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构(实施例2,图1)；
每种所述核酸结构单元a为1组背向重叠的发夹结构；
所述1组背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补具有两个平行排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
第1种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列1和序列2；
第2种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列3和序列4；.
第3种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列5和序列6；
第4种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列7和序列8；
每组背向重叠的发夹结构的粘性末端碱基数为10，双螺旋的互补区的碱基数为16。
2)所示的无限核酸纳米结构为将4种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构(实施例4，图5)；
每种所述核酸结构单元a为1组背向重叠的发夹结构；
所述1组背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补具有两个平行排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
第1种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列9和序列10；
第2种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列11和序列12；
第3种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列13和序列14；
第4种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列15和序列16；
每组背向重叠的发夹结构的粘性末端碱基数为5，双螺旋的互补区的碱基数为16；
3)所示的无限核酸纳米结构为将1种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补(每组通过螺旋互补)配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构(实施例5，图7)；
每种所述核酸结构单元a为2组背向重叠的发夹结构通过碱基互补配对自组装形成；
每组所述背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个90度垂直排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
1组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列17和序列18；
2组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列19和序列20；
每组背向重叠的发夹结构的粘性末端碱基数为8，双螺旋的互补区的碱基数为13；
4)所示的无限核酸纳米结构为将1种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构(实施例6，图9)；
每种所述核酸结构单元a为3组背向重叠的发夹结构通过碱基互补配对自组装形成；
每组所述背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个60度排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
1组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列21和序列22；
2组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列23和序列24；
3组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列25和序列26；
每组背向重叠的发夹结构的粘性末端碱基数为9，双螺旋的互补区的碱基数为12；
5)所示的无限核酸纳米结构为将84种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构(实施例7，图12)；
每种所述核酸结构单元a为1组背向重叠的发夹结构；
所述背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个平行排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
第1种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列27和序列28；
第2种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列29和序列30；
第3种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列31和序列32；
第4种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列33和序列34；
第5种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列35和序列36；
第6种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列37和序列38；
第7种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列39和序列40；
第8种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列41和序列42；
第9种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列43和序列44；
第10种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列45和序列46；
第11种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列47和序列48；
第12种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列49和序列50；
第13种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列51和序列52；
第14种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列53和序列54；
第15种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列55和序列56；
第16种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列57和序列58；
第17种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列59和序列60；
第18种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列61和序列62；
第19种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列63和序列64；
第20种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列65和序列66；
第21种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列67和序列68；
第22种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列69和序列70；
第23种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列71和序列72；
第24种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列73和序列74；
第25种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列75和序列76；
第26种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列77和序列78；
第27种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列79和序列80；
第28种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列81和序列82；
第29种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列83和序列84；
第30种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列85和序列86；
第31种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列87和序列88；
第32种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列89和序列90；
第33种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列91和序列92；
第34种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列93和序列94；
第35种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列95和序列96；
第36种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列97和序列98；
第37种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列99和序列100；
第38种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列101和序列102；
第39种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列103和序列104；
第40种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列105和序列106；
第41种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列107和序列108；
第42种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列109和序列110；
第43种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列111和序列112；
第44种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列113和序列114；
第45种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列115和序列116；
第46种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列117和序列118；
第47种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列119和序列120；
第48种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列121和序列122；
第49种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列123和序列124；
第50种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列125和序列126；
第51种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列127和序列128；
第52种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列129和序列130；
第53种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列131和序列132；
第54种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列133和序列134；
第55种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列135和序列136；
第56种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列137和序列138；
第57种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列139和序列140；
第58种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列141和序列142；
第59种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列143和序列144；
第60种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列145和序列146；
第61种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列147和序列148；
第62种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列149和序列150；
第63种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列151和序列152；
第64种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列153和序列154；
第65种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列155和序列156；
第66种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列157和序列158；
第67种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列159和序列160；
第68种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列161和序列162；
第69种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列163和序列164；
第70种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列165和序列166；
第71种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列167和序列168；
第72种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列169和序列170；
第73种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列171和序列172；
第74种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列173和序列174；
第75种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列175和序列176；
第76种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列177和序列178；
第77种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列179和序列180；
第78种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列181和序列182；
第79种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列183和序列184；
第80种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列185和序列186；
第81种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列187和序列188；
第82种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列189和序列190；
第83种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列191和序列192；
第84种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列193和序列194；
每组背向重叠的发夹结构粘性末端碱基数为8，双螺旋的互补区的碱基数为16。
本发明第三个目的是提供一种制备有限或无限核酸纳米结构的方法。
本发明提供的方法，包括如下步骤：
1)设计合成上述核酸纳米结构组成中的多种核酸结构单元对应的单链核酸分子；
2)将所有所述单链核酸分子在反应体系中退火，自组装得到有限或无限核酸核酸纳米结构。
上述方法中，
所述退火的条件为90℃-4℃，每度停留2分钟至300分钟；
或所述退火的条件为90℃-4℃中某一区间停留2分钟至300分钟；
或所述退火的条件为90℃-4℃中某一温度停留2分钟至300分钟；
或，所有的单链核酸分子在退火的反应体系中的摩尔均分别为100nm-10um；
或，所述退火的ph值保持在4-10之间；
或所述退火的反应体系包括mg2+，且mg2+浓度为5mm-100mm。
上述中，
所述核酸为dna、rna、dna-rna杂化体或其他人造类核酸结构，如pna(peptidenucleicacid),lna(morpholinoandlockednucleicacid),gna(glycolnucleicacid)和tna(threosenucleicacid)；
或所述单链dna分子具有化学修饰；
或所述化学修饰采用的基团为纳米颗粒、多肽或者蛋白质；
或所述纳米颗粒为链酶亲和素、金颗粒或荧光基团；
或所述修饰的呈现形式包括荧光信号或图案；
所述图案包括字母、数字、其他规则或不规则的图案。
上述核酸纳米结构在合成有限核酸纳米结构单元或无限核酸纳米结构单元中的应用也是本发明保护的范围。
本发明提供了多种核酸结构及其合成方法，基于对“核酸瓦tile”自组装技术的一种改进和补充，由多条(2条，4条或6条)dna单链构成的“毛氏结构单元maotiles”作为基本单元来构筑二维或三维的核酸结构，旨在实现利用“毛氏结构单元maotiles”形成具有可控大小、形状、复杂度和修饰的核酸结构。本发明的核酸结构通过短链dna的自组装过程完成，产率较高，设计简便，并且可以同时合成预知的二维结构和三维结构。
附图说明
图1为二维无限结构16+10的设计示意图。
图2为图1所示核酸结构的afm图像。
图3为二维有限结构16+10的设计示意图。
图4为图3所示核酸结构的afm图像。
图5为二维有限结构16+5的设计示意图。
图6为图5所示核酸结构的afm图像。
图7为二维有限结构13+8的设计示意图。
图8为图7所示核酸结构的afm图像。
图9为二维有限结构12+9的设计示意图。
图10为图9所示核酸结构的afm图像。
图11为图9所示核酸结构的tem图像。
图12为三维无限结构16+8和的三维有限结构16+8设计示意图。
图13为图12所示无限核酸结构的afm图像。
图14为图12所示有限核酸结构的tem图像。
图15为分支排列核酸结构设计示意图和afm图像。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、核酸结构单元自组装成有限或无限dna纳米结构的方法
一、思路
本发明是基于对“核酸瓦tile”自组装技术的一种改进和补充，由多条(2条，4条或6条)dna单链构成的“毛氏结构单元maotiles”作为基本单元来构筑二维或三维的核酸结构，在其最广义含义中涉及制备纳米级别可控大小、形状、复杂度和修饰的核酸结构。
本发明提供了制备多种有限和无限的二维、三维核酸结构的方法，通过“毛氏结构单元maotiles”的自组装过程进行制备，该自组装过程包含在高温下混合短链dna和缓冲溶液并按一定程序逐步降低温度，以促进序列特异性结合。术语“自组装”指的是多条短链dna以无需外部控制例如顺次加入短链dna的方式退火的过程。
二、核酸结构单元自组装成有限或无限dna纳米结构的方法
1、设计合成dna纳米结构组成中的核酸结构单元对应的单链dna分子；
dna纳米结构，为将多种核酸结构单元自组装形成有限尺寸或者无限尺寸的核酸纳米结构；
上述核酸结构单元包括1个或多个双螺旋，上述多个双螺旋平行排列或呈60-180度角排列。
上述dna纳米结构为如下a或b
a所示的dna纳米结构为将多种a所示的核酸结构单元通过粘性末端碱基互补配对自组装形成有限尺寸或者无限尺寸的核酸纳米结构；
每种a所示的核酸结构单元为将多组背向重叠的发夹结构通过碱基互补配对自组装形成；
每组背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个平行排列或呈90-180度角排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
每组背向重叠的发夹结构中的1条单链核酸分子依次包括1个游离粘性末端、1个与另一条单链核酸分子互补的互补区、1个与另一条单链核酸分子互补的另一互补区和另一个游离粘性末端；
每组背向重叠的发夹结构中的双螺旋由1个单链核酸分子的互补区和另一个单链核酸分子上与互补区相互补的区间组成；
互补区和另一互补区大小相同；
4段游离粘性末端大小相同。
a所示的核酸结构单元中每组背向重叠的发夹结构的游离粘性末端碱基数和互补区的碱基数分别为如下1)-10)中任一种，且所有的碱基数均为整数(每种碱基数均取整数或取整加一)；
1)粘性末端区的碱基数为10.5/2*(2n+1)，且互补区的碱基数为10.5/2*(2m+1)；
2)粘性末端区的碱基数为5、16、26或36，且互补区的碱基数为16、26、36或46；
3)粘性末端区的碱基数为10.5*(n+1),且互补区的碱基数为10.5/2*(2m+1)；
4)粘性末端区的碱基数为10、21、32或42；且互补区的碱基数为16、26、36或46；
5)粘性末端区的碱基数为10.5*(n+3/4)或10.5*(n+1+1/4),且互补区的碱基数为10.5/2*(2m+1)；
6)粘性末端区的碱基数为8、18、28、39或者13、23、33、44；且互补区的碱基数为16、26、36或47；
7)粘性末端区的碱基数为10.5*(n+3/4),且互补区的碱基数为10.5*(m+1/4)；
8)粘性末端区的碱基数为8、18、28或39；且互补区的碱基数为13、23、33或44个；
9)粘性末端区的碱基数为10.5*(n+5/6),且互补区的碱基数为10.5*(m+1/6)；
10)粘性末端区的碱基数为9、19、29或40；且互补区的碱基数为12、22、32或43个；
n为大于等于0的正整数,m为大于0的正整数。
上述无限核酸纳米结构为将4种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构；
b所示的dna纳米结构为将多种b所示的核酸结构单元通过分支碱基互补配对自组装形成有限尺寸或者无限尺寸的核酸纳米结构；
每种核酸结构单元b由3条或4条单链核酸分子通过碱基互补得到具有多个分支三臂型结构或者四臂型结构；
每种核酸结构单元b的每个分支和与其相连的另一种核酸结构单元某个分支通过碱基互补得到两个双螺旋结构，在每个分支的末端都具有一个链间交换点。
核酸结构单元b的分支碱基数为如下1)或2)，且碱基数均为整数(每种碱基数均取整数或取整加一)；
上述每种核酸结构单元的分支碱基数如下
1、分支碱基数为10.5/2*(2n+1),最终的碱基数取整或取整加一；
2、分支碱基数为16,26，36或47；
n为大于0的整数。
2、退火自组装
将多种核酸结构单元的所有单链dna分子在反应体系中退火，得到有限或无限核酸dna纳米结构。
实施例2、核酸结构单元自组装成无限dna纳米结构
一、无限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图1所示的dna纳米结构为二维无限结构(16+10)的设计示意图；
图1左图所示的dna纳米结构为将种核酸结构单元4种核酸结构单元a图1右图自组装形成二维无限dna纳米结构；
无限核酸纳米结构为将4种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构；
每种核酸结构单元a为1组背向重叠的发夹结构；
1组背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个平行排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
第1种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列1和序列2；
第2种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列3和序列4；.
第3种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列5和序列6；
第4种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列7和序列8；
每条单链dna分子的粘性末端碱基数为10，互补区的碱基数为16。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为10um，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件退火反应条件从90℃-60℃，每度停留5分钟，从90℃-60℃，每度停留25分钟。
二、图1所示的无限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图2所示，可以看出，与设计相符。
实施例3、核酸结构单元自组装成有限dna纳米结构
一、有限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图3所示的dna纳米结构为二维有限结构(16+10)的设计示意图；
图3左图所示的dna纳米结构为将120种核酸结构单元a图3右图自组装形成二维有限结构dna纳米结构；
该二维有限核酸结构包含24行双螺旋，每行双螺旋包含260个核苷酸。
其中，每条单链dna分子的粘性末端区的碱基数为10，互补区的碱基数为16。
2、退火自组装
将上述1的120种核酸结构单元a的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为200nm，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件在60℃停留300分钟。
二、图3所示的有限dna纳米结构的验证
将上述一得到的所示的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图4所示，可以看出，与设计相符。
实施例4、核酸结构单元自组装成无限dna纳米结构
一、无限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图5所示的dna纳米结构为二维有限结构(16+5)的设计示意图；
图5左图所示的dna纳米结构为将种核酸结构单元4种核酸结构单元a图5右图自组装形成二维无限dna纳米结构；
无限核酸纳米结构为将4种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构；
每种核酸结构单元a为1组背向重叠的发夹结构；
1组背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个平行排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
第1种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列9和序列10；
第2种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列11和序列12；
第3种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列13和序列14；
第4种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列15和序列16；
每条单链dna分子的粘性末端碱基数为5，互补区的碱基数为16。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为1um，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件从60℃-50℃，每度停留25分钟。
二、图5所示的无限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图6所示，可以看出，与设计相符。
实施例5、核酸结构单元自组装成无限dna纳米结构
一、无限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图7所示的dna纳米结构为二维无限结构(13+8)的设计示意图；
图7左图所示的dna纳米结构为将1种核酸结构单元a图7右图，自组装形成二维无限dna纳米结构；
无限核酸纳米结构，为将1种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构；
每种核酸结构单元a为2组背向重叠的发夹结构通过碱基互补配对(每组通过螺旋互补)自组装形成；
每组背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个90度垂直排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
1组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列17和序列18；
2组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列19和序列20；
每条单链dna分子的粘性末端碱基数为8，互补区的碱基数为13。
其中，每条单链dna分子的粘性末端区的碱基数为8，互补区的碱基数为13。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为10um，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件与实施例2相同。
二、图7所示的无限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图8所示，可以看出，与设计相符。
实施例6、核酸结构单元自组装成无限dna纳米结构
一、无限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图9所示的dna纳米结构为二维有限结构(12+9)的设计示意图；
图9左图所示的dna纳米结构为将1种核酸结构单元a(图9右图)，自组装形成二维无限dna纳米结构；
无限核酸纳米结构，为将1种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构；
每种核酸结构单元a为3组背向重叠的发夹结构通过碱基互补配对(每组通过螺旋配对)自组装形成；
每组背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个60度排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
1组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列21和序列22；
2组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列23和序列24；
3组背向重叠的发夹结构中的2条单链核酸分子序列分别为序列25和序列26；
每条单链dna分子的粘性末端碱基数为9，互补区的碱基数为12。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为10um，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件与实施例2相同。
二、图9所示的无限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图10所示，可以看出，与设计相符。
将上述一得到的dna纳米结构在tem成像仪器下检测，将3.5ul待测样品(1-5nm)滴加到辉光放电处理过的tem栅格上静置4分钟，随后使用2％甲酸双氧铀水溶液染色5秒，在80kv下操作feitecnaig2f20twin场发射透射电子显微镜进行成像。结果如图11所示，可以看出，与设计相符。
实施例7、核酸结构单元自组装成有限dna纳米结构
一、有限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图12所示的dna纳米结构为三维有限结构(16+8)的设计示意图；
图12左下图所示的dna纳米结构为将168种核酸结构单元a图12右图自组装形成三维有限dna纳米结构；
该三维有限核酸结构包含6行6列双螺旋，每行双螺旋包含240个核苷酸。
其中，每条单链dna分子的粘性末端区的碱基数为8，互补区的碱基数为16。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为200nm，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件与实施例2相同。
二、图12所示的有限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图13所示，可以看出，与设计相符。
将上述一得到的dna纳米结构在tem成像仪器下检测，将3.5ul待测样品(1-5nm)滴加到辉光放电处理过的tem栅格上静置4分钟，随后使用2％甲酸双氧铀水溶液染色5秒，在80kv下操作feitecnaig2f20twin场发射透射电子显微镜进行成像。结果如图14所示，可以看出，与设计相符。
实施例7、核酸结构单元自组装成无限dna纳米结构
一、无限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图12所示的dna纳米结构为三维无限结构(16+8)的设计示意图；
图12左上图所示的dna纳米结构为将84种核酸结构单元a图12右图自组装形成二维无限dna纳米结构；
无限核酸纳米结构，为将84种核酸结构单元a通过粘性末端碱基互补配对自组装形成无限尺寸的核酸纳米结构；
每种核酸结构单元a为1组背向重叠的发夹结构；
背向重叠的发夹结构为由2条单链核酸分子通过碱基互补形成具有两个平行排列的双螺旋和四个游离粘性末端的2个背向重叠的发夹结构；
第1种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列27和序列28；
第2种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列29和序列30；
第3种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列31和序列32；
第4种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列33和序列34；
第5种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列35和序列36；
第6种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列37和序列38；
第7种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列39和序列40；
第8种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列41和序列42；
第9种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列43和序列44；
第10种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列45和序列46；
第11种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列47和序列48；
第12种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列49和序列50；
第13种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列51和序列52；
第14种个核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列53和序列54；
第15种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列55和序列56；
第16种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列57和序列58；
第17种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列59和序列60；
第18种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列61和序列62；
第19种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列63和序列64；
第20种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列65和序列66；
第21种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列67和序列68；
第22种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列69和序列70；
第23种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列71和序列72；
第24种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列73和序列74；
第25种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列75和序列76；
第26种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列77和序列78；
第27种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列79和序列80；
第28种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列81和序列82；
第29种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列83和序列84；
第30种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列85和序列86；
第31种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列87和序列88；
第32种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列89和序列90；
第33种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列91和序列92；
第34种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列93和序列94；
第35种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列95和序列96；
第36种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列97和序列98；
第37种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列99和序列100；
第38种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列101和序列102；
第39种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列103和序列104；
第40种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列105和序列106；
第41种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列107和序列108；
第42种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列109和序列110；
第43种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列111和序列112；
第44种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列113和序列114；
第45种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列115和序列116；
第46种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列117和序列118；
第47种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列119和序列120；
第48种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列121和序列122；
第49种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列123和序列124；
第50种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列125和序列126；
第51种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列127和序列128；
第52种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列129和序列130；
第53种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列131和序列132；
第54种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列133和序列134；
第55种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列135和序列136；
第56种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列137和序列138；
第57种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列139和序列140；
第58种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列141和序列142；
第59种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列143和序列144；
第60种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列145和序列146；
第61种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列147和序列148；
第62种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列149和序列150；
第63种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列151和序列152；
第64种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列153和序列154；
第65种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列155和序列156；
第66种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列157和序列158；
第67种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列159和序列160；
第68种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列161和序列162；
第69种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列163和序列164；
第70种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列165和序列166；
第71种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列167和序列168；
第72种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列169和序列170；
第73种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列171和序列172；
第74种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列173和序列174；
第75种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列175和序列176；
第76种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列177和序列178；
第77种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列179和序列180；
第78种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列181和序列182；
第79种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列183和序列184；
第80种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列185和序列186；
第81种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列187和序列188；
第82种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列189和序列190；
第83种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列191和序列192；
第84种核酸结构单元a的2条单链dna分子序列分别为序列193和序列194；
每条单链dna分子的粘性末端碱基数为8，互补区的碱基数为16。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为200nm，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件与实施例2相同。
二、图12所示的有限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图13所示，可以看出，与设计相符。
将上述一得到的dna纳米结构在tem成像仪器下检测，将3.5ul待测样品(1-5nm)滴加到辉光放电处理过的tem栅格上静置4分钟，随后使用2％甲酸双氧铀水溶液染色5秒，在80kv下操作feitecnaig2f20twin场发射透射电子显微镜进行成像。结果如图14所示，可以看出，与设计相符。
实施例8、核酸结构单元自组装成有限dna纳米结构
一、有限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图15a所示的dna纳米结构为二维有限结构的设计示意图；
上述dna纳米结构包括84个核酸结构单元b组成；
每个核酸结构单元b由3条通过碱基互补得到具有多个分支三臂型结构；
每个核酸结构单元b的分支长度为26nt。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为200nm，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件与实施例2相同。
二、图15a所示的有限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图15c左所示，可以看出，与设计相符。
实施例9、核酸结构单元自组装成有限dna纳米结构
一、有限dna纳米结构的制备
1、核酸结构单元所需单链dna分子的设计合成
图15b所示的dna纳米结构为二维有限结构的设计示意图；
上述dna纳米结构包括48个核酸结构单元b组成；
每个核酸结构单元b由4条通过碱基互补得到具有多个分支四臂型结构；
每个核酸结构单元b的分支长度为26nt。
2、退火自组装
将上述1得到的所有单链dna分子与tris-edta/15mmmg2+缓冲溶液5mmtrizmabase,1mmedta,15mmmgcl2混匀，得到反应体系ph值保持在7.8，反应体系中每条单链dna分子的浓度为200nm，退火反应，得到dna纳米结构。
退火反应条件与实施例2相同。
二、图15b所示的有限dna纳米结构的验证
将上述一得到的dna纳米结构在afm成像仪器下检测，使用带有snl-10探针的afm在液相智能扫描模式scanasystinfluid下进行扫描。通常选取1um至10um的扫描范围。结果如图15c右所示，可以看出，与设计相符。
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