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A Photoresponsive DNA Nanodevices with Reversible Rotary Perfor mances

Yangyang Yang  Ryo Tashiro  Yuki Suzuki  Tomoko Emura  Kumi Hidaka  Hiroshi Sugiya ma  Masayuki Endo  
【摘要】:Various DNA-based nanomachines have been developed to perform tasks on the nanometer scale using light as regulation input. However, the programmed controllability is still a major challenge. Here, we constructed a rotary DNA nanostructure in which the rotations were controlled by light input. A bar-shaped DNA rotor, fabricated as a stiff double-crossover molecule supported by a rigid shaft, was placed on the top of a rectangular DNA tile. Photoresponsive oligonucleotides modified with azobenzene molecules were employed as switching motifs and anchors. Two types of photoresponsive DNA switched based on the same switching principal were combined to regulate the rotary motions. The supported nanorotor could be regulated to rotate and then be trapped at specific angular locations by switching photo-irradiations UV and visible light, resulting in the formation of two reconfigurable states. The angular changes in the nanorotors were characterized by atomic force microscopy(AFM) and fluorescence quenching assays. Furthermore, the reversible rotary movements during the photoirradiation were directly visualized using a second-scale scanning of the high-speed AFM.

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