【摘要】：自古以來自然界遵循著優(yōu)勝劣汰的準則,生物體在自然環(huán)境下經(jīng)歷競爭激烈的生存考驗,不斷地學習并進化出最適合生存環(huán)境的功能機制,這些功能機制已臻于完美。向自然學習,研究生命體中的優(yōu)秀體系用以更好的發(fā)展科學是科學研究的永恒主題。生物體中存在的生物通道是多種多樣的,僅僅細胞膜上的受體在生物學就有以下幾種類型,分別為離子通道受體,G蛋白偶聯(lián)受體和酶偶聯(lián)受體。它們有著特異性識別和傳導的功能,在細胞物質(zhì)傳導過程中起到關(guān)鍵性的作用。如今仿照生命體中的功能結(jié)構(gòu),發(fā)展出一類具有潛在應用前景的特異性響應的智能納米通道,并且在傳感、分析、藥物釋放等領(lǐng)域都有重要的基礎(chǔ)研究價值。借助這些研究基礎(chǔ),在生物體內(nèi)通道識別特異性和輸運選擇性的啟發(fā)下,本論文的著手點為設(shè)計并制備具有一定形狀,能夠特異性識別和選擇性輸運的智能仿生人工納米通道;主要的方案有兩個步驟:一是制作不同形狀的納米通道,例如利用具有多個重離子轟擊潛徑跡的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)薄膜制備圓錐形納米通道;二是對制作完成后的納米通道的內(nèi)表面進行化學修飾,通過改變內(nèi)表面化學組成達到預設(shè)的功能,例如可以把具有不同功能的響應分子修飾到孔道的內(nèi)壁上,從而實現(xiàn)在仿生人工納米通道對離子或分子的特異性識別和選擇性運輸。為仿生人工納米通道在傳感、分析、藥物釋放等領(lǐng)域的進一步研究和應用夯實了基礎(chǔ),本論文內(nèi)容如下:1.制作非對稱形狀的圓錐形仿生人工納米通道,并與具有銀離子響應性的特殊序列DNA單鏈相結(jié)合,設(shè)計出了銀離子驅(qū)動的仿生人工智能納米通道傳感器。驅(qū)動原理是利用銀離子誘導DNA單鏈的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,由無序散亂的單直鏈狀態(tài)變成包裹銀離子的發(fā)夾結(jié)構(gòu),從而增大了功能化納米通道的有效孔徑。該工作為設(shè)計和開發(fā)功能納米通道在傳感、分析、藥物釋放等領(lǐng)域的應用研究帶來了一種新的設(shè)計思路。2.基于不對稱形狀的錐形仿生人工納米通道的制作,并在通道壁上修飾腺苷響應的特殊序列DNA單鏈,最終利用生物分子進行響應的方式,設(shè)計了由腺苷驅(qū)動的仿生智能納米通道傳感器。采用金與巰基形成金硫鍵的化學修飾方法,在濺射有金納米顆粒的非對稱納米通道內(nèi)壁上修飾帶有巰基的特異性DNA序列。將DNA成功修飾到納米通道內(nèi)壁之后,我們利用腺苷和腺苷脫氨酶分別與通道進行作用,從而實現(xiàn)納米通道可逆的開關(guān)調(diào)控。單鏈DNA接枝到納米通道內(nèi)壁上之后,通道的測試電流出現(xiàn)了明顯下降,即定義此時的情況為關(guān)閉狀態(tài),而在引入腺苷分子之后通道的測試電流明顯增加,即通道轉(zhuǎn)換為開啟狀態(tài),若引入腺苷脫氨酶則通道再次呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。3.基于圓錐形非對稱納米通道仿生制備ABC結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白功能的人工納米器件。即將DNA單鏈利用化學修飾的方法接枝到納米通道內(nèi),之后引入生物分子進行響應。采用金與巰基形成金硫鍵的化學修飾方法,在濺射有金納米顆粒的非對稱納米通道內(nèi)壁上修飾帶有巰基的特異性DNA序列。DNA修飾成功后我們利用ATP與通道進行作用,實現(xiàn)納米通道對生物分子的響應。單鏈DNA接枝到納米通道內(nèi)壁上之后,通道的測試電流出現(xiàn)了明顯下降,即定義此時的情況為關(guān)閉狀態(tài),而在引入ATP分子之后通道的測試電流明顯增加,即通道轉(zhuǎn)換為開啟狀態(tài)。該工作為生命體系中的大分子檢測提供了一個嶄新的思路。
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【學位授予單位】：延安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O631

【參考文獻】

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1 ;Biomimetic photoelectric conversion systems based on artificial membranes[J];Science China(Chemistry);2011年04期

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本文編號：2360508