自1953年,Watson和Crick首次提出DNA双螺旋结构以来,DNA作为遗传物质、信息载体和纳米材料被广泛研究,并成为多个领域的研究对象,如基因工程、DNA酶、生物信息学、信息存储、DNA纳米技术等。DNA作为一种天然的纳米材料,其完美的碱基互补配对原则(A-T、C-G)使其具备自组装的能力,从而在纳米结构领域成为21世纪备受瞩目的材料之一。DNA纳米自组装技术是通过人工设计合成DNA序列,利用沃森-克里克碱基互补配对的原则,以DNA链为纳米材料形成纳米结构的新兴技术。目前,以DNA为纳米材料构建的纳米结构形态不一,其基本构建方法主要分为两种:DNA Tile和DNA折纸。Tile顾名思义是将DNA作为瓦片使用,通常由若干条DNA短链形成一个基本的Tile单元如DAO(Double Antiparallel Odd)Tile,作为DNA自组装的基本单元,Tile单元留有粘性末端,可编程自组装成大型的周期性结构。而DNA折纸术则是以一条脚手架链DNA作为脚手架链,脚手架链DNA被预先折成理想的结构,然后用短链DNA订书机链将脚手架链DNA的形状固定。本文充分结合了上述两种DNA纳米材料的构建方法,设计形成了DNA折纸和DNA SST(Single Strand Tile)相结合的完全可编程逻辑自组装结构。文章将按照后续思路展开介绍研究工作及其意义。首先,分别从DNA Tile和DNA折纸两个方向介绍研究背景,以及国内外相关研究的进展,并阐述本文的研究问题、研究思路及其意义。其次,结合DNA折纸技术,详细阐述本研究的基本结构DNA折纸的设计、形成过程。接着,结合已有的DNA折纸框架分别设计形成了部分可寻址逻辑自组装结构和完全可以寻址自组装逻辑结构,从实验角度证明了设计的可行性,组装出了一种更经济的DNA折纸与SST相结合的纳米结构,同时在填充的区域解决了SST在自组装过程“热力学陷阱”问题。文章将分别在各个章节中介绍相应的设计方案,仿真和实验结果。最后,总结本文中设计方案在不同的实验方案下对实验结果产生的影响,并给出了相应的解决方案,提出了相应的改进方法。本课题的实现为DNA纳米结构自组装提供了一种新的思路,为自组装形成大型、有界的DNA纳米平面提供了一种可能,并充分降低了实验成本。因此,其不仅具有科学意义,同时具有一定的经济意义。