【摘要】：DNA是一種基礎的生物分子,編碼和調(diào)節(jié)生命體中遺傳信息的表達。DNA的生物學重要性以及Watson-Crick堿基互補配對的可預測性和特異性推動了人工合成的DNA探針和引物在生物學和生物技術領域的應用。在本論文的第二章中我們利用雙偏振干涉測量技術研究了 toehold交換探針在芯片表面的目標鏈檢測過程。隨后,固定在芯片表面的toehold交換探針被用于單堿基突變目標鏈和正確目標鏈的區(qū)分。通過優(yōu)化toehold策略我們得到了性能優(yōu)異的DNA雜交探針,如toehold策略為“6/5”的探針,其單堿基突變的區(qū)分因子達到78%。這種簡單快速的檢測單堿基突變的方法在疾病診斷等領域展現(xiàn)出巨大潛力。另一方面,由于DNA序列的可編程性及分子識別的特異性,DNA正成為一種功能強大的納米材料,被廣泛應用于納米工程和納米技術領域。而且,DNA合成和純化成本的指數(shù)式降低進一步推動了 DNA在這些領域的應用。其中DNA在剛性核表面高度定向排列形成的球形核酸作為一種新型DNA納米材料在生物檢測、基因調(diào)控和材料合成等領域發(fā)揮著重要應用。在本論文的第三章中我們通過在球形核酸的分子識別區(qū)域中嵌入可光切斷的化學基團,設計并制備了具有光響應性的球形核酸。其反應活性在365 nm波長的紫外光照射下被特異性地激發(fā)。利用這種光響應球形核酸,我們實現(xiàn)了光控的球形核酸自組裝網(wǎng)絡的構建以及細胞群中microRNA空間選擇性的釋放。此外,多價態(tài)的球形核酸被稱為“可編程的原子等價物”。和原子一樣,球形核酸可作為結構單元通過組裝形成三維有序的晶體結構;而區(qū)別于原子的是,球形核酸本身攜帶的信息(DNA的序列組成)可以用來調(diào)控粒子間的相互作用,從而程序設計平衡態(tài)的晶體結構。然而,球形核酸組裝體系在達到熱力學穩(wěn)態(tài)的過程中容易受到動力學阻礙,進入到亞穩(wěn)態(tài)。退火處理是常用的避免動力學受阻的方法,但是其存在實驗條件嚴苛等缺點。在本論文的第四章中我們提出了一種新的球形核酸納米粒子結晶的方案。利用這種方案球形核酸可以在常溫下組裝形成面心立方和體心立方的晶體結構。這種新方法對于膠體粒子的常溫結晶以及構建涉及復雜相行為的精密材料具有重要意義。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1

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本文編號：2692707