众所周知,在自下而上的组装过程中,基本结构单元的几何构型、空间形貌的细小差别对组装结果都会有很大的影响。所以,发展一种能够通过前期简单的设计就能够组装不同几何构型的基本结构单元来制备高度有序的二维、三维结构的方法,同时还能有效控制这些基本结构单元之间的相互作用就显得尤为重要。DNA具有良好的编码功能,它能高效地与纳米粒子相结合,从而在纳米尺度上对目标材料进行设计与制造。这种独特的编译能力完全是建立在可编程和可预测的Watson-Click碱基配对的基础上。但是,DNA是一种自身比较柔软,且对周围环境十分敏感的生物大分子,严酷的外界环境(高温,高盐,强酸强碱等)必定会对DNA结构本身造成严重破坏,从而影响最后的组装结构及其功能。科学家们多在探讨DNA的组装优势,但对DNA引导的纳米组装结构在不同物理化学环境下的稳定性缺乏过多的探究,这也限制了这些微纳材料的进一步应用。本文充分利用DNA碱基的互补配对原则以及组装过程中热力学和动力学过程的有效控制,研究了在不同组装环境下DNA组装体的完整性和有序性。1.探究DNA引导金纳米粒子形成超晶格的有序性与环境因素(例如盐浓度、pH、碱基数、温度等)的关系是高效运用DNA分子结构特性的关键要素。本文中,我们利用DNA引导金纳米粒子组装构建了体心立方的有序超晶格结构,并通过改变不同的外界环境因素,利用X射线小角散射技术(SAXS)探究其在不同物理化学环境下的稳定性。结果表明,虽然DNA是一种比较柔弱且对周围环境敏感的生物大分子,但是,当我们使用DNA引导金纳米粒子自组装形成超晶格结构时,DNA对外界环境就具有一定的抵抗能力。2.构建具有pH响应的DNA折纸结构,从而进一步探索其在生物传感等方面的应用一直受到广大科学工作者的广泛关注。但是,现有的报道中多依赖于具有酸碱触发系统的DNA特殊序列。如果能够使得这种酸碱触发系统脱离于DNA序列本身,将会极大的降低DNA结构的设计难度,以及提高这种动态结构的应用范围。本文中,我们利用一种pH响应的非金属离子的缓冲溶液取代原有的镁离子缓冲溶液,探索矩形和八面体折纸结构在不同环境下的组装方式。3.无缝连接的物理、化学性质满足许多尖端技术的需要。本文中,我们以DNA纳米技术为基础,我们设计了一种运用特殊方法自组装形成的三维DNA纳米结构,并且使金纳米粒子克服强的空间和静电斥力,达到金纳米粒子与DNA纳米结构无缝接触,形成稳定的自组装体,这种方法为新材料提供了可能。