本文選題：自組裝 + 金屬有機(jī)骨架材料��； 參考：《武漢大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：DNA作為一種智能高分子,因具備重要的生物學(xué)功能、生物相容性、分子識(shí)別能力以及可調(diào)控性,使其成為目前自然科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。以DNA分子為模板或配體所制備的功能化納米材料,兼?zhèn)浼{米材料特有的光電性質(zhì)和在納米維度上更好的調(diào)諧性。隨著納米生物技術(shù)在分析化學(xué)中的廣泛應(yīng)用,DNA功能化納米材料已成為建立新型分析方法的有力工具。但是,現(xiàn)有的DNA功能化納米材料存在制備步驟繁瑣、穩(wěn)定性差及生物毒性等缺點(diǎn),因此建立新型的DNA功能化納米材料制備方法并拓展其在生化分析領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。本論文以建立DNA功能化納米材料制備新方法為主線,分別從納米材料的酶促合成、納米材料的自組裝、納米材料的形貌調(diào)控和雜化納米材料的構(gòu)建等角度,對(duì)DNA功能化納米材料的制備和性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并將所制備的DNA功能化納米材料應(yīng)用于核酸和蛋白質(zhì)的分析檢測,具體內(nèi)容包括以下四個(gè)工作：1、提出了酶促合成銅銀合金納米簇的新方法。以焦磷酸鹽與銅離子螯合形成的復(fù)合物為酶的底物,利用堿性磷酸酶對(duì)焦磷酸特異性的脫磷酸作用釋放出銅離子。在DNA模板和銀離子存在的條件下,以硼氫化鈉為還原劑,制備得到了DNA功能化的銅銀納米合金簇。堿性磷酸酶作為一種通用型的抗體標(biāo)記酶,在酶聯(lián)免疫分析中有著廣泛的應(yīng)用。我們將所建立的合金簇酶促合成新方法與酶聯(lián)免疫分析相結(jié)合,應(yīng)用于腫瘤相關(guān)蛋白的檢測。利用酶促合成與酶聯(lián)免疫分析相結(jié)合,提高了DNA功能化金屬團(tuán)簇在蛋白質(zhì)檢測中的選擇性,并且有效地克服了實(shí)際樣品中高豐度蛋白對(duì)檢測結(jié)果的干擾。2、建立了DNA功能化銀納米簇組裝的新方法。以DNA滾環(huán)擴(kuò)增反應(yīng)的產(chǎn)物為模板,通過DNA的堿基互補(bǔ)配對(duì),室溫雜交得到了DNA功能化的銀簇納米線,實(shí)現(xiàn)了銀納米簇到銀納米線的形貌變化。在每個(gè)組裝單元內(nèi),引入一條富含G堿基的DNA序列,利用富G堿基序列增強(qiáng)納米銀團(tuán)簇發(fā)光的現(xiàn)象,可以在共聚焦顯微鏡下觀察到銀納米簇組裝前后,視野由暗到出現(xiàn)紅色的銀納米線,表現(xiàn)出潛在的成像應(yīng)用前景。當(dāng)存在目標(biāo)DNA分子時(shí),形成銀簇的組裝體,基于滾環(huán)放大的擴(kuò)增效應(yīng)和銀簇靠近富G堿基序列前后的熒光增強(qiáng)效應(yīng),實(shí)現(xiàn)了DNA分子的靈敏檢測。3、提出了銅納米顆粒的可控合成新方法。利用末端轉(zhuǎn)移酶的無模板鏈延伸特性,在引物DNA的3’端延長得到聚胸腺嘧啶的DNA序列。當(dāng)存在抗壞血酸和銅離子時(shí),可在聚胸腺嘧啶序列部分還原得到紅色熒光的銅納米顆粒。研究發(fā)現(xiàn),與改變酶反應(yīng)時(shí)間相比,改變酶濃度對(duì)合成產(chǎn)物的影響更為明顯。通過對(duì)合成所得到的銅納米顆粒進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)改變末端轉(zhuǎn)移酶的濃度可以對(duì)銅納米顆粒的大小及其熒光壽命進(jìn)行調(diào)諧。利用多聚核酸激酶與DNA的3’端磷酸基團(tuán)的相互作用,建立多聚核酸激酶的靈敏檢測方法。4、制備了DNA功能化的金屬有機(jī)框架材料。金屬化有機(jī)框架材料的配體和DNA分子中核苷之間存在π-π堆積作用,使得探針DNA吸附于金屬有機(jī)骨架材料表面。金屬框架材料中含有銅離子中心的單元結(jié)構(gòu)能夠有效猝滅所標(biāo)記的熒光染料,當(dāng)存在目標(biāo)DNA分子時(shí),形成的雙鏈DNA結(jié)構(gòu)使得染料遠(yuǎn)離金屬框架材料表面,破壞了光致電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng),染料熒光恢復(fù)。我們采用同步熒光掃描的方法,實(shí)現(xiàn)了DNA功能化的金屬有機(jī)框架材料對(duì)兩種DNA分子的同時(shí)檢測。
[Abstract]:As a kind of intelligent polymer, DNA has become a hot topic in the field of natural science because of its important biological functions, biocompatibility, molecular recognition ability and regulation. The functional nano materials prepared by DNA molecules as templates or ligands are also prepared by the specific photoelectric properties of nanomaterials and in nanometers. With the wide application of nano biotechnology in analytical chemistry, DNA functionalized nanomaterials have become a powerful tool for the establishment of new analytical methods. However, the existing DNA functionalized nanomaterials have the shortcomings of tedious preparation steps, poor stability and biological toxicity, so a new type of DNA functionalized nanomaterials has been established. It is of great significance to prepare and expand its application in the field of biochemical analysis. In this paper, a new method for the preparation of DNA functionalized nanomaterials is set up as the main line. The DNA functionalized nanomaterials are prepared from the aspects of enzymatic synthesis of nanomaterials, self-assembly of nanomaterials, morphology control of nanomaterials and the construction of hybrid nanomaterials. The preparation and properties were systematically studied, and the prepared DNA functionalized nanomaterials were applied to the analysis and detection of nucleic acids and proteins. The specific contents included four tasks: 1, a new method of enzymatic synthesis of copper and silver nanoclusters was proposed. The complexes formed by the chelating of pyrophosphate and copper ions were the substrates of the enzyme, and the alkaline phosphorus was used. Copper ions are released by the acid enzyme specific dephosphoric acid dephosphoric acid. Under the presence of DNA template and silver ion, a DNA functionalized copper silver nanoalloy cluster is prepared with sodium borohydride as a reductant. Alkaline phosphatase, as a generic antibody labeling enzyme, is widely used in ELISA. The new method of enzyme linked immunosorbent assay combined with enzyme linked immunoassay (ELISA) was applied to the detection of tumor related proteins. By combining enzyme synthesis with ELISA, the selectivity of DNA functional metal clusters in protein detection was improved, and the results were effectively overcome by the high abundance proteins in the actual samples. .2, a new method of DNA functionalized silver nanocluster assembly was established. The product of DNA rolling ring amplification reaction was used as a template. The silver cluster nanowires of DNA functionalized by hybridization at room temperature were obtained by the base complementary pairing of DNA. The morphology changes of silver nanowires to silver nanowires were realized. In each assembly unit, a DNA sequence rich in G base was introduced. By using the rich G base sequence to enhance the luminescence of nanoscale clusters, the silver nanowires can be observed under the confocal microscope before and after the assembly of silver nanoclusters. The potential imaging application prospects are shown from the dark to the appearance of red silver nanowires. When the target DNA molecule exists, the assembly of the silver cluster is formed, based on the amplification effect and silver of the roll ring amplification The fluorescence enhancement effect before and after the cluster near the rich G base sequence has realized the sensitive detection of.3 by the DNA molecule. A new method of controllable synthesis of copper nanoparticles was proposed. The DNA sequence of polythymine was extended at the 3 'end of the primer DNA by using the non template chain extension of the terminal transferase. When the ascorbic acid and copper ions were present, they could be in the polythorax. It was found that the influence of the change of the enzyme concentration on the synthesized product was more obvious than that of the change of the enzyme reaction time. By characterizing the copper nanoparticles obtained by the synthesis, it was found that the concentration of the terminal transferase could be changed to the size of the copper nanoparticles and the fluorescence longevity. The interaction between polynucleic acid kinase and the 3 'terminal phosphoric acid group of DNA was used to establish a sensitive detection method for polynucleic acid kinase (.4), and the DNA functionalized metal organic frame material was prepared. There was a pion pion accumulation between the ligand of the metallized organic frame material and the nucleosides in the DNA molecule, so that the probe DNA was adsorbed on the metal. The organic framework material surface. The element structure containing copper ion center in the metal frame material can effectively quench the labeled fluorescent dye. When the target DNA molecule exists, the double stranded DNA structure makes the dye far away from the surface of the metal frame material and destroys the photoinduced charge transfer effect and the dye fluorescence recovery. We use the synchronous fluorescence. Scanning method realized the simultaneous detection of two kinds of DNA molecules by DNA functionalized metalorganic frameworks.
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1

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本文編號(hào)：2014577