框架核酸介导的仿生矿化
发布时间：2021-11-18 21:46
生物矿化是指生物体通过生物分子的调控生成无机矿物的过程。其与一般矿化最大不同为存在生物分子、生物体代谢、细胞、有机基质的参与。生物矿化能够产生多种无机矿物,比如二氧化硅、碳酸钙、磷酸钙和磁性氧化铁等。这些生物矿物往往在尺寸、形貌上多种多样,具有复杂的分层有序结构,并且展现了明显优于无机矿物单质的优异机械性能。例如,硅藻外壳二氧化硅矿物便具有精致的分层多孔结构,并为硅藻细胞提供出色的机械支撑与保护。因此人们迫切地想要模仿生物矿化反应来体外构建具有类似性能的先进功能材料。然而迄今为止,人们利用生物有机分子自下而上构建的矿物材料,离生物矿物横跨纳米到微米的复杂、有序结构还相差甚远。DNA,作为生命体重要的遗传物质,衍生出了功能强大的DNA纳米技术。通过多种设计策略以及计算机辅助,人们可以在纳米到微米甚至毫米尺度上精确地构建多种形貌的DNA纳米结构。而DNA通过其背骨架的磷酸根负电荷,能够天然地与多种矿物组分建立联系,因此人工设计的框架核酸可作为一种理想的分子模板来可控构建生物矿物材料。本论文系统研究了如何利用框架核酸来实现可设计的纳米级生物矿物合成。主要研究内容如下:（1）提出了一种利用框架...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
DNA纳米技术的起源(a)Holidayjunction十字结[1]
图 1.2 DNA 折纸术的发展(a) DNA 折纸术设计[12](b) DNA 折纸设计软件[48](c) 三维 DNA 折纸[43](d) 三维弯曲DNA 折纸[44](e) 三维曲面 DNA 折纸[45](f) 三维线框 DNA 折纸[46](g) 三维多面体 DNA 折纸[47]Figure 1.2 Development of DNAorigami(a) Design of DNA origami. (b) Design Software of DNA origami. (c) 3D DNA origami. (d)3D curve DNAorigami. (e )3D DNA origami with curve surface. (f) 3D framework DNAorigami.(g) 3D polyhedral DNAorigami.1.1.1.3 框架核酸的尺寸控制
图 1.3 框架核酸的尺寸分布Figure 1.3 Size distribution of framework nucleic acidsDNA 纳米技术经过几十年的快速发展，以 DNA 为基本单元，利用 DNAtile策略以及 DNAorigami 策略构建复杂多样的 DNA 纳米结构，已经成为一种通用且方便易行的方案[41, 45, 47, 49-69]。然而，DNA 纳米结构作为一种纳米材料，其尺寸却一直限制着其在微米级甚至更大尺度上的应用。对于传统的 DNAtile 策略，由于每个 tile 结构高度一致，因此虽然其可以形成尺寸较大的点阵或晶体结构，但空间寻址特异性不强，整体尺寸的大小不具有可预测性，产物尺寸均一性较差，因此其在各个领域中的应用相对有限。相对于 DNA tile 策略，DNA 折纸策略可应用范围更广，但由于 DNA 折纸中骨架链的长度固定在~7000-8000 个碱基，对于单个 DNA 折纸，其尺寸无法突破~100nm 的限制。最近，各种各样的 DNA 结构扩大策略相继被多个课题组报道，说明了现今人们对 DNA 纳米结构的尺寸提
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化硅的仿生矿化[J]. 王生杰,蔡庆伟,杜明轩,曹美文,徐海. 化学进展. 2015(Z1)
本文编号：3503671
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
DNA纳米技术的起源(a)Holidayjunction十字结[1]
图 1.2 DNA 折纸术的发展(a) DNA 折纸术设计[12](b) DNA 折纸设计软件[48](c) 三维 DNA 折纸[43](d) 三维弯曲DNA 折纸[44](e) 三维曲面 DNA 折纸[45](f) 三维线框 DNA 折纸[46](g) 三维多面体 DNA 折纸[47]Figure 1.2 Development of DNAorigami(a) Design of DNA origami. (b) Design Software of DNA origami. (c) 3D DNA origami. (d)3D curve DNAorigami. (e )3D DNA origami with curve surface. (f) 3D framework DNAorigami.(g) 3D polyhedral DNAorigami.1.1.1.3 框架核酸的尺寸控制
图 1.3 框架核酸的尺寸分布Figure 1.3 Size distribution of framework nucleic acidsDNA 纳米技术经过几十年的快速发展，以 DNA 为基本单元，利用 DNAtile策略以及 DNAorigami 策略构建复杂多样的 DNA 纳米结构，已经成为一种通用且方便易行的方案[41, 45, 47, 49-69]。然而，DNA 纳米结构作为一种纳米材料，其尺寸却一直限制着其在微米级甚至更大尺度上的应用。对于传统的 DNAtile 策略，由于每个 tile 结构高度一致，因此虽然其可以形成尺寸较大的点阵或晶体结构，但空间寻址特异性不强，整体尺寸的大小不具有可预测性，产物尺寸均一性较差，因此其在各个领域中的应用相对有限。相对于 DNA tile 策略，DNA 折纸策略可应用范围更广，但由于 DNA 折纸中骨架链的长度固定在~7000-8000 个碱基，对于单个 DNA 折纸，其尺寸无法突破~100nm 的限制。最近，各种各样的 DNA 结构扩大策略相继被多个课题组报道，说明了现今人们对 DNA 纳米结构的尺寸提
【参考文献】：
期刊论文
[1]二氧化硅的仿生矿化[J]. 王生杰,蔡庆伟,杜明轩,曹美文,徐海. 化学进展. 2015(Z1)
本文编号：3503671
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