基于DNA三棱柱纳米探针的生物传感及分子逻辑计算研究
发布时间：2022-01-13 19:39
DNA纳米结构具有精确可控性和高度可寻址性,良好的生物相容性和稳定性,较高的细胞膜渗透性和可控的靶向释放能力,在生物传感、细胞成像、药物运输、引导脂质体和蛋白质等新纳米材料合成方面得到广泛应用。本论文基于DNA三棱柱构建了两种功能性DNA纳米结构,并用于生物学研究。主要的研究内容概括如下:（1）基于DNA单链砖块自组装策略,我们采用最少的DNA链组装了一个结构高度对称、具有多个结合位点的三维DNA三棱柱纳米结构。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术表征了 DNA三棱柱的自组装过程,动态光散射（DLS）测量DNA三棱柱的尺寸为（16.0±2.0）nm,原子力显微镜（AFM）扫描分析其高度为（1.3±0..3）nm。同时,DNA三棱柱在胎牛血清（10%FBS）中6h仍能保持其结构的完整性,表明该DNA三棱柱纳米结构具有很好的生物稳定性,有望用于复杂的生物微环境中。（2）基于裂开型的核酸适配体和DNA三棱柱,我们构建了一种DNA三棱柱纳米探针用于活细胞内ATP检测。在ATP浓度为0.03-2 mM的范围内荧光发射强度的比值（FA/FD）与ATP浓度呈线性关系,该纳米探针对ATP有很高的选择性。DNA三...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１基于拼块方法构建的ＤＮＡ纳米结构
Ａｎｄｅｒｓｅｎ等人［１５］首次折出一个正方体空心盒子，六个单独折叠的面最??后通过边界上跨面的“订书钉链”连在一起并且利用ＤＮＡ链置换反应可以人为??控制其中一个面的开合（图１．２Ｂ）。随后，Ｋｅ等人［１６］合成出空心四面体，与前??面方法不同的是将四个面连在一起的是“脚手架链”而不是“订书钉链”。第二，将??２Ｄ单层的折纸结构紧密堆叠成一系列实心的３Ｄ结构——“蜂窝褶状结构”，这??种策略主要是构建一些刚性的ＤＮＡ结构。在２００９年，Ｄｏｕｇｌａｓ等人［１７］成功构??造了一系列实心的三维折纸结构，包括块状巨石、方形螺帽、桥式结构、细颈??瓶、插槽交叉、堆积交叉等非常复杂的“蜂窝褶状结构”（图１．２Ｃ）。第三，通过??扭曲或弯曲的形式将多层ＤＮＡ折纸以可控的方式构建成所需的３Ｄ结构，该方??法是通过在“蜂窝褶状结构”中有目的地添加或者去掉一些碱基对使局部改变，??从而将传统的“蜂窝褶状结构”构建成各式各样的特定形状的结构。２０１１年
通过粘性末端与四个相邻的拼块连接，类似于“拼积木”的方法，构建了各式各??样二维结构和三维结构。２０１２年，Ｙｉｎ等人［２（）］成功地组装了二维的拼画图形和??三维的“乐高积木”结构（图１．３Ａ）。按照该组装技术的定义，由多条单独的ＤＮＡ??链构建的三维结构也可以归纳为ＳＳＴ自组装。如Ｓｅｅｍａｎ构建的ＤＮＡ线框多面??体，包括四面体、八面体等。Ｓｌｅｉｍａｎ［２１］构建的－系列棱柱体，如三棱柱（简称：??ＴＰ）、立方体（简称：Ｃｂ）、五棱柱（简称：ＰＰ）（图１．３Ｂ）等。该策略与传统??的拼接和折纸等自组装技术明显的不同，具有折纸技术但拼块技术不具备的优??点，ＤＮＡ短链不需要很精确的定量，不需要很严格的序列设计，４２－ｎｔ链的非周??期排布决定了?ＤＮＡ纳米结构进一步修饰的位点，“像素”高。但该策略也存在着??一个不足点
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of DNA computing and information processing based on DNA-strand displacement[J]. Yafei Dong,Chen Dong,Fei Wan,Jing Yang,Cheng Zhang. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[2]Cell-SELEX-based aptamer-conjugated nanomaterials for cancer diagnosis and therapy[J]. Hong-Min Meng,Ting Fu,Xiao-Bing Zhang,Weihong Tan. National Science Review. 2015(01)
本文编号：3587027
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１基于拼块方法构建的ＤＮＡ纳米结构
Ａｎｄｅｒｓｅｎ等人［１５］首次折出一个正方体空心盒子，六个单独折叠的面最??后通过边界上跨面的“订书钉链”连在一起并且利用ＤＮＡ链置换反应可以人为??控制其中一个面的开合（图１．２Ｂ）。随后，Ｋｅ等人［１６］合成出空心四面体，与前??面方法不同的是将四个面连在一起的是“脚手架链”而不是“订书钉链”。第二，将??２Ｄ单层的折纸结构紧密堆叠成一系列实心的３Ｄ结构——“蜂窝褶状结构”，这??种策略主要是构建一些刚性的ＤＮＡ结构。在２００９年，Ｄｏｕｇｌａｓ等人［１７］成功构??造了一系列实心的三维折纸结构，包括块状巨石、方形螺帽、桥式结构、细颈??瓶、插槽交叉、堆积交叉等非常复杂的“蜂窝褶状结构”（图１．２Ｃ）。第三，通过??扭曲或弯曲的形式将多层ＤＮＡ折纸以可控的方式构建成所需的３Ｄ结构，该方??法是通过在“蜂窝褶状结构”中有目的地添加或者去掉一些碱基对使局部改变，??从而将传统的“蜂窝褶状结构”构建成各式各样的特定形状的结构。２０１１年
通过粘性末端与四个相邻的拼块连接，类似于“拼积木”的方法，构建了各式各??样二维结构和三维结构。２０１２年，Ｙｉｎ等人［２（）］成功地组装了二维的拼画图形和??三维的“乐高积木”结构（图１．３Ａ）。按照该组装技术的定义，由多条单独的ＤＮＡ??链构建的三维结构也可以归纳为ＳＳＴ自组装。如Ｓｅｅｍａｎ构建的ＤＮＡ线框多面??体，包括四面体、八面体等。Ｓｌｅｉｍａｎ［２１］构建的－系列棱柱体，如三棱柱（简称：??ＴＰ）、立方体（简称：Ｃｂ）、五棱柱（简称：ＰＰ）（图１．３Ｂ）等。该策略与传统??的拼接和折纸等自组装技术明显的不同，具有折纸技术但拼块技术不具备的优??点，ＤＮＡ短链不需要很精确的定量，不需要很严格的序列设计，４２－ｎｔ链的非周??期排布决定了?ＤＮＡ纳米结构进一步修饰的位点，“像素”高。但该策略也存在着??一个不足点
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of DNA computing and information processing based on DNA-strand displacement[J]. Yafei Dong,Chen Dong,Fei Wan,Jing Yang,Cheng Zhang. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[2]Cell-SELEX-based aptamer-conjugated nanomaterials for cancer diagnosis and therapy[J]. Hong-Min Meng,Ting Fu,Xiao-Bing Zhang,Weihong Tan. National Science Review. 2015(01)
本文编号：3587027
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