功能化DNA纳米结构在生物分析和生物模拟中的研究
发布时间：2021-07-15 07:12
DNA纳米技术以DNA的理化特性为基础,结合现代纳米技术和分子生物学技术,构建可操控、智能化的新型纳米结构或纳米机器。结构DNA纳米技术以其精确的操控手段和多样化的装配方式,成为DNA纳米技术领域中一个研究热点,已在材料定向组装、生物分析、生物催化、DNA计算机、疾病诊断和药物运输等方面得到应用。本论文开展了 DNA纳米结构在生物分析和生物模拟中的研究。DNA四面体是一种刚性强度高和生物相容性好的DNA纳米结构。结合DNA四面体结构和催化发夹组装放大策略,构建CTDN探针并将其用于胞内miR-21成像。CTDN探针可以在不需要转染试剂的帮助下通过胞吞作用进入细胞,具有良好的生物相容性和酶抗性。同时,基于催化发夹组装的信号放大策略,CTDN探针具有高度的灵敏性、选择性。DNA-AuNPs纳米结构是DNA与AuNPs基于金硫键或者非共价键作用结合形成的DNA纳米结构。通过DNA与AuNPs的组装成功构建五种不同的DNA分子机器（M1、M2、M3、M4、M5）,每个机器由熵驱动的链置换反应提供动力。基于DNA分子机器之间的相互通讯,构建三种不同化学反应网络—级联调节网络、正反馈调节网络和负反...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１同源双链ＤＮＡ自组装
药物递送和生物模拟［Ｉ２５］等方??面。这些不同形式的ＤＮＡ纳米结构主要分为静态ＤＮＡ纳米结构和动态ＤＮＡ纳米结??构。??１．２．１静态ＤＮＡ纳米结构??过去的３０多年，结构ＤＮＡ纳米技术以惊人的速度发展。最重要的概念是将不可移??动的分支ＤＮＡ连接通过粘性末端连接在一起，自组装成具有不同性质和功能的结构。??基于这种理念，研宄人员构建多种多样的ＤＮＡ纳米结构。??Ｓｅｅｍａｎ课题组在两股双螺旋结构引入交叉结构，成功构建称为Ｄｏｕｂｌｅ?Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ的??结构（ＤＸ）?如图１．２所示。这种结构具有很好的稳定性，可以通过粘性末端自组装??成更复杂的结构。通过对结构单元进行功能化修饰，可以构建具有不同功能的结构。这??一研宄为后期ＤＮＡ纳米结构的发展奠定了基矗??八?Ｘ??／＾５ｖ／＼?＋４?＋４?＇?坤ｆ：—ｒ?Ｖ０〇３（＞０Ｃｖ＾??？?Ｊ?ｐｉ??Ｘ??图１．２?（Ａ）?ＤＮＡ序列对称性作为设计ＤＮＡ纳米结构的工具。??Ｆｉｇ．?１．２?（Ａ）?ＤＮＡ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｓｙｍｍｅｔｒｙ?ｉｓ?ｅｘｐｌｏｒｅｄ?ａｓ?ａ?ｔｏｏｌ?ｆｏｒ?ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ?ＤＮＡ?ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．??基于ＤＸ的结构，Ｗｉｎｆｒｅｅ课题组构建了二维平面网格结构［２７］，如图１．３．Ａ所示，并??通过原子力显微镜对其成像。Ｍａｏ课题组基于４ｘ４基元的Ｃ４对称性，结合序列对称性??自组裝成大小为１ｍｍ的二维排列［２８】。如图１．３所示，这一工作证明大的二维阵列是可??
华东理工大学硕士学位论文?第３页??行的。序列对称性是设计ＤＮＡ纳米结构的有力工具，可以显著减小序列的大小和ＤＮＡ??链的数量。这种简化对于复杂结构的设计是非常重要的。基于线框框架结构，Ｍａｏ课题??组开发出一种通用的、不依赖于骨架链的构建方法，并成功组装成平面晶格和多面体结??构［２９］。如图１．４所示，所得到的结构的边缘由两个两端交叉的平行双工组成。??：繼??議鬱■?＾層■??图１．３不同尺寸的ＤＮＡ四面体结构。??Ｆｉｇ．?１．３?ＤＮＡ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｉｚｅｓ．??Ｙａｎ课题组设计并构建一种由４ｘ４瓷砖连接组成的ＤＮＡ纳米结构［３Ｇ］。如图１．４所??示，４ｘ４瓷砖的可编程自组装形成两种不同的晶格形态：均匀宽度的纳米带和二维纳米??网格，它们都显示出具有周期性的方形空腔。周期性蛋白质阵列是通过链霉亲和素模板??自组装到含有生物素化寡核苷酸的ＤＮＡ纳米网格上实现。在两步金属化工艺的基础上，??４ｘ４纳米带成为制备高导电、均匀宽度的银纳米线的良好支架。??ｓ?＿＿腳國｜｜｜｜｜｜１１??ｃ?ｉ?ｉｔｔｆ?＋？??—＊？?ＩＩＩＩＺＥＩＬ??＿??５００ｘ５００?？ｓｍ?！５（ｈｉ５０ｎｍ??图１．４?ＤＮＡ瓷砖自组装ＤＮＡ纳米带和纳米网格。??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｏｆ?ＤＮＡ?ｎａｎｏｒｉｂｂｏｎｓ?ａｎｄ?ｎａｎｏｇｒｉｄｓ?ｕｓｉｎｇ?４Ｘ４?ＤＮＡ?ｔｉｌｅ．??
本文编号：3285260
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１同源双链ＤＮＡ自组装
药物递送和生物模拟［Ｉ２５］等方??面。这些不同形式的ＤＮＡ纳米结构主要分为静态ＤＮＡ纳米结构和动态ＤＮＡ纳米结??构。??１．２．１静态ＤＮＡ纳米结构??过去的３０多年，结构ＤＮＡ纳米技术以惊人的速度发展。最重要的概念是将不可移??动的分支ＤＮＡ连接通过粘性末端连接在一起，自组装成具有不同性质和功能的结构。??基于这种理念，研宄人员构建多种多样的ＤＮＡ纳米结构。??Ｓｅｅｍａｎ课题组在两股双螺旋结构引入交叉结构，成功构建称为Ｄｏｕｂｌｅ?Ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ的??结构（ＤＸ）?如图１．２所示。这种结构具有很好的稳定性，可以通过粘性末端自组装??成更复杂的结构。通过对结构单元进行功能化修饰，可以构建具有不同功能的结构。这??一研宄为后期ＤＮＡ纳米结构的发展奠定了基矗??八?Ｘ??／＾５ｖ／＼?＋４?＋４?＇?坤ｆ：—ｒ?Ｖ０〇３（＞０Ｃｖ＾??？?Ｊ?ｐｉ??Ｘ??图１．２?（Ａ）?ＤＮＡ序列对称性作为设计ＤＮＡ纳米结构的工具。??Ｆｉｇ．?１．２?（Ａ）?ＤＮＡ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｓｙｍｍｅｔｒｙ?ｉｓ?ｅｘｐｌｏｒｅｄ?ａｓ?ａ?ｔｏｏｌ?ｆｏｒ?ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ?ＤＮＡ?ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．??基于ＤＸ的结构，Ｗｉｎｆｒｅｅ课题组构建了二维平面网格结构［２７］，如图１．３．Ａ所示，并??通过原子力显微镜对其成像。Ｍａｏ课题组基于４ｘ４基元的Ｃ４对称性，结合序列对称性??自组裝成大小为１ｍｍ的二维排列［２８】。如图１．３所示，这一工作证明大的二维阵列是可??
华东理工大学硕士学位论文?第３页??行的。序列对称性是设计ＤＮＡ纳米结构的有力工具，可以显著减小序列的大小和ＤＮＡ??链的数量。这种简化对于复杂结构的设计是非常重要的。基于线框框架结构，Ｍａｏ课题??组开发出一种通用的、不依赖于骨架链的构建方法，并成功组装成平面晶格和多面体结??构［２９］。如图１．４所示，所得到的结构的边缘由两个两端交叉的平行双工组成。??：繼??議鬱■?＾層■??图１．３不同尺寸的ＤＮＡ四面体结构。??Ｆｉｇ．?１．３?ＤＮＡ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｉｚｅｓ．??Ｙａｎ课题组设计并构建一种由４ｘ４瓷砖连接组成的ＤＮＡ纳米结构［３Ｇ］。如图１．４所??示，４ｘ４瓷砖的可编程自组装形成两种不同的晶格形态：均匀宽度的纳米带和二维纳米??网格，它们都显示出具有周期性的方形空腔。周期性蛋白质阵列是通过链霉亲和素模板??自组装到含有生物素化寡核苷酸的ＤＮＡ纳米网格上实现。在两步金属化工艺的基础上，??４ｘ４纳米带成为制备高导电、均匀宽度的银纳米线的良好支架。??ｓ?＿＿腳國｜｜｜｜｜｜１１??ｃ?ｉ?ｉｔｔｆ?＋？??—＊？?ＩＩＩＩＺＥＩＬ??＿??５００ｘ５００?？ｓｍ?！５（ｈｉ５０ｎｍ??图１．４?ＤＮＡ瓷砖自组装ＤＮＡ纳米带和纳米网格。??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ?ｏｆ?ＤＮＡ?ｎａｎｏｒｉｂｂｏｎｓ?ａｎｄ?ｎａｎｏｇｒｉｄｓ?ｕｓｉｎｇ?４Ｘ４?ＤＮＡ?ｔｉｌｅ．??
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