【摘要】：DNA是一種基礎(chǔ)的生物分子,編碼和調(diào)節(jié)生命體中遺傳信息的表達(dá)。DNA的生物學(xué)重要性以及Watson-Crick堿基互補(bǔ)配對的可預(yù)測性和特異性推動(dòng)了人工合成的DNA探針和引物在生物學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。在本論文的第二章中我們利用雙偏振干涉測量技術(shù)研究了 toehold交換探針在芯片表面的目標(biāo)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(biāo)鏈和正確目標(biāo)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(dá)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(lǐng)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(shí)別的特異性,DNA正成為一種功能強(qiáng)大的納米材料,被廣泛應(yīng)用于納米工程和納米技術(shù)領(lǐng)域。而且,DNA合成和純化成本的指數(shù)式降低進(jìn)一步推動(dòng)了 DNA在這些領(lǐng)域的應(yīng)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(lǐng)域發(fā)揮著重要應(yīng)用。在本論文的第三章中我們通過在球形核酸的分子識(shí)別區(qū)域中嵌入可光切斷的化學(xué)基團(tuán),設(shè)計(jì)并制備了具有光響應(yīng)性的球形核酸。其反應(yīng)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(yīng)球形核酸,我們實(shí)現(xiàn)了光控的球形核酸自組裝網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及細(xì)胞群中microRNA空間選擇性的釋放。此外,多價(jià)態(tài)的球形核酸被稱為“可編程的原子等價(jià)物”。和原子一樣,球形核酸可作為結(jié)構(gòu)單元通過組裝形成三維有序的晶體結(jié)構(gòu);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(shè)計(jì)平衡態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)。然而,球形核酸組裝體系在達(dá)到熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)的過程中容易受到動(dòng)力學(xué)阻礙,進(jìn)入到亞穩(wěn)態(tài)。退火處理是常用的避免動(dòng)力學(xué)受阻的方法,但是其存在實(shí)驗(yàn)條件嚴(yán)苛等缺點(diǎn)。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(jié)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(jié)構(gòu)。這種新方法對于膠體粒子的常溫結(jié)晶以及構(gòu)建涉及復(fù)雜相行為的精密材料具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1

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本文編號(hào)：2692707