基于DNA折纸术的纳米催化反应器的构建与应用

发布时间：2020-05-12 12:33

【摘要】：分子机器具有尺寸小、自组装、自驱动、结构精密等优点,构建精密高效的纳米分子机器一直是纳米科学的研究热点,其对于生物医疗以及仿生学具有显著的研究意义。DNA折纸术由于其自组装效率高、可寻址性强、结构精巧等优点,成为构建生物分子机器的优良载体。在这一背景下,本论文基于DNA折纸术,致力于设计构造高效精密的纳米催化反应器,并以其为基础,构建自驱动的纳米分子机器。我们从三个方面进行研究:1.DNA纳米管的构建与功能化修饰本章设计了构建了一种双层六棱柱型DNA纳米管(DNA origami tube),并通过生物素-链霉亲和素的特异性结合作用,首先将链霉亲和素与DNA纳米管内部的生物素标记的DNA结合,再与N-羟基琥珀酰亚胺生物素酯标记的过氧化氢酶(NHS-biotin labelled catalase)结合,从而将过氧化氢酶结合到DNA纳米管中。2.DNA纳米管与纳米金的自组装结合本章制备了颗粒直径为30nm的纳米金溶液,通过DNA互补配对将纳米金固定在DNA纳米管端口处,构造出半封闭的DNA纳米管催化反应器。3.DNA纳米管催化反应器的催化活性测定本章通过H_2O_2的荧光探针amplex red测定反应过程中H_2O_2浓度的变化,间接计算DNA纳米管催化反应器的催化活性。本课题不但可以在纳米尺度精确控制DNA折纸结构中蛋白与纳米金的位置,还可以通过内部修饰的过氧化氢酶催化H_2O_2产生气体,成为一种自带动力源的分子机器。
【图文】：

构型,自组装,粘性末端,双链

华中科技大学硕士学位论文1.2.3 DX tile，TX tile1998 年，Seeman 首次发明了 DX tile[31]。DX tile 是由两个 DNA 双链结构重组形的具有粘性末端的自组装单元。与 Holliday 交叉结以及四臂结相比，DX tile 结构刚更强[32-35]。在 DX tile 的基础上，LaBean 等设计出了 TX（triple crossover）[36, 37]，这由三个 DNA 双链交叉排列的 DNA 自组装单元[38-40]，与 DX tile 相比，TX 拥有更多粘性末端。1.2.4 其他 tile除了经典的 DX tile 和 TX tile 外，还有 PX tile[41-46]、十字 tile[47, 48]、对称 tile[49-等自组装 tile 单元。

自组装结构,一维

图 1-2 DNA tile 一维自组装结构二维自组装结构998 年，Winfree 和 Seeman 以 DX tile 为基本单元设计出了 2*8μm 的二维1999 年，，Seeman 和 Mao Chengde 设计出了由 Holliday 交叉结构成的二3]；2004 年，Mao Chengde 以三角形模块为基础构建了网格状结构[28]；20de Mao 又通过 Y 型模块单元设计出了类似单层石墨结构的 DNA 二维晶体以组装出毫米级的 DNA 二维结构[56]；2005 年，LeBean 采用不同的十字以蛋白质作为标记点，得到了“D”“N”“A”三种字母图案[57]。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ116.1;TQ052.5

【参考文献】