先后主持中国博士后科学基金（一等资助）、国家自然科学基金青年基金（C类）、面上项目等，作为科研骨干参与科技部国家重点研发计划，获上海领军人才（海外）项目资助。

本人主要从事DNA纳米技术相关研究。DNA纳米技术是上世纪90年代由美国艺术与科学院院士、纽约大学教授Nadrian Seeman开创的全新研究方向。他跳出传统观念对DNA仅作为遗传物质的认知，重新审视碱基配对互补的意义，提出用DNA作为材料，通过编码碱基指导DNA自组装过程，构造形状精确可控的纳米结构（DNA tile），并用该结构作为模板调控分子或者纳米粒子的排布。2006年加州理工学院的Rothemund提出全新的构造DNA纳米结构的思路，即DNA折纸术（DNA origami）。DNA折纸是一条长单链（骨架链）与数百条短链（订书链）自组装形成的纳米结构，具有尺寸大、生物相容性好、形状丰富及易合成等优点。同时，DNA折纸具有极佳的表面可寻址性，即每条短链均可作为一个像素点，精确操控纳米单元在折纸表面构建可控的图案。凭借这些优点，DNA折纸迅速在生物传感、精准给药等领域得到广泛应用，并极大推动了微纳制造等领域的发展。在上海交通大学樊春海院士和清华大学刘冬生教授等人推动下，国内DNA纳米技术的研究取得了长足发展。樊春海院士在DNA纳米结构基础上提出“框架核酸”的概念，涵盖了DNA tile、DNA折纸以及球形核酸等，进一步丰富了DNA作为自组装模板的内涵。本人在樊院士指导下长期从事框架核酸研究，期间曾在Seeman院士指导下开展工作，对框架核酸有了更加深刻的认识。近年来，本人研究内容包括新型框架核酸开发、基于核酸框架的界面调控等，重点关注DNA模板精准调控分子反应、DNA自组装指导的超材料、基于DNA折纸的信息加密与存储、DNA分子机器等。

本人主要工作亮点包括：

1、针对无机纳米颗粒尤其大粒径颗粒在可控功能化修饰上存在的困难，采用DNA折纸调控DNA修饰单元的分布，并精确“打印”在纳米颗粒表面，首次实现对大粒径纳米金的图案化的精准功能化修饰，开发出新型价键可控的“胶体原子”。

2、针对DNA折纸图案组装路径复杂、构建订书链库过程繁琐以及图案不可变化等问题，调控DNA折纸图案的组装路径，以骨架链代替订书链作为图案信息的唯一载体，开发出普适性的、快速高效的新型纳米图案制备方法，在极大提高多重图案制备效率的同时，还实现了图案的动态变化和多种图案间比例可控的同步合成。

3、针对目前信息加密技术存在的风险，开发新型的分子加密手段，基于DNA折纸中骨架链折叠的可能性创造了长度超过700 比特的超强密钥，密钥安全性远超现行的AES（Advanced Encryption Standard）等加密标准；此外，利用DNA折纸单体之间的识别特异性，进一步提出了兼具安全性、信息完整性验证和访问控制功能的分子加密系统。

4、针对公钥加密RSA算法成立的基础，即大整数的质数分解难题，开发了基于DNA自组装的分子计算手段，利用分子可以进行大规模平行计算的优势，提出了解决质数分解难题的新方法，证实了可编程的DNA自组装在破解数学难题上的应用潜力。

5、针对金属纳米结构形貌和手性控制上的困难，通过DNA折纸表面伸出的单链区域富集银氨络离子，在弱还原剂存在的情况下，单链区域富集的银氨络离子被原位还原，因此通过控制伸出的单链区域的形状即可精确调控银纳米结构的形貌和手性。采用该方法制备了多种不同手性、螺距和长度的银纳米螺旋。

6、基于DNA 四面体框架阐明物理调控对自组装的影响机制，构建环境响应型药物递送体系。依托四面体框架对单元位点的空间编码能力，在分子水平阐明其结构-功能调控规律：通过框架内单元位点的排布，揭示长程静电作用对外延DNA 链杂交动力学的影响机制；并构建框架限域的级联逻辑门控系统，通过多级靶向识别和刺激响应药物释放的协同作用，实现骨关节炎的有效治疗，为病理微环境干预提供了新方法，展现了智能DNA 反应体系在生物医学上的应用潜力。

7、基于手性电磁场调控策略构筑圆二色谱（CD）增强超表面，实现手性材料CD 信号强度一个数量级的显著提升。具体而言，即通过超表面的无极子（anapole）共振模式与磁偶极子（magnetic pole）共振模式设计，调控单元结构电磁场的频谱和空间分布，理论上可实现高达60 倍的平均光学手性场增强。该超表面可精准识别DNA 结构CD 信号的细微差异，为发展基于DNA 材料的高密度、低串扰光学信息存储提供了物理实现平台。

2025

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