【摘要】：由DNA分子介導(dǎo)組裝的自組裝納米結(jié)構(gòu)由于其特殊的物理、化學(xué)、構(gòu)型、以及光學(xué)性質(zhì),近些年引起了人們的廣泛關(guān)注。本論文基于特異性互補(bǔ)的DNA序列,構(gòu)建了一系列由相同或者不同納米粒子組裝成的二維或三維納米組裝體。通過(guò)有目的的選擇組裝基元,賦予了納米組裝結(jié)構(gòu)多種不同的光學(xué)特性。此外,借助DNA序列的可編程性,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性,以及特定DNA序列對(duì)特定目標(biāo)物的特異性識(shí)別作用,可以利用組裝體中的DNA序列與目標(biāo)物的競(jìng)爭(zhēng)互補(bǔ)引起的納米結(jié)構(gòu)變化及其引起的光學(xué)信號(hào)的變化對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)此原理,本論文建立了一系列高特異性高靈敏度的檢測(cè)方法,并將納米四面體結(jié)構(gòu)成功的應(yīng)用于活細(xì)胞或者動(dòng)物活體內(nèi)microRNA的實(shí)時(shí)檢測(cè)。主要包括:第一,基于20 nm金納米粒子(AuNP)構(gòu)建了等離子納米三聚體。通過(guò)在三聚體中的每個(gè)納米粒子上修飾不同的拉曼信標(biāo)分子以及在DNA序列中設(shè)計(jì)能夠特異性識(shí)別Ag~+和Hg~(2+)的DNA序列,在目標(biāo)金屬離子存在時(shí)引起三聚體結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致的不同拉曼信標(biāo)的拉曼信號(hào)的變化來(lái)檢測(cè)目標(biāo)重金屬離子的含量�；诖�,首次建立了檢測(cè)限低特異性好的基于等離子結(jié)構(gòu)表面增強(qiáng)拉曼散射信號(hào)的同時(shí)對(duì)Ag~+和Hg~(2+)進(jìn)行定量的檢測(cè)方法。第二,通過(guò)DNA序列互補(bǔ),用兩個(gè)金納米粒子和兩個(gè)上轉(zhuǎn)換納米粒子(UCNP)構(gòu)建了有三維構(gòu)型的納米金-上轉(zhuǎn)換四面體。金-上轉(zhuǎn)換四面體有很強(qiáng)的圓二色性(手性)和上轉(zhuǎn)換發(fā)光兩種光學(xué)性質(zhì),能進(jìn)一步利用光學(xué)信號(hào)的變化來(lái)檢測(cè)microRNA。通過(guò)對(duì)組裝四面體的DNA骨架序列的設(shè)計(jì),在目標(biāo)microRNA存在的情況下,手性信號(hào)會(huì)隨著microRNA含量的增加而降低,上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度隨著microRNA含量的增加而減弱。當(dāng)胞內(nèi)目標(biāo)microRNA在0.073到43.65 fmol/10μg_(RNA)的范圍內(nèi),CD信號(hào)與microRNA的含量呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系,最低檢測(cè)限為0.03 fmol/10μg_(RNA)。當(dāng)胞內(nèi)目標(biāo)microRNA在0.16到43.65 fmol/10μg_(RNA)的范圍內(nèi),上轉(zhuǎn)換發(fā)光信號(hào)與microRNA的含量呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系,最低檢測(cè)限為0.12 fmol/10μg_(RNA)。在相同的檢測(cè)條件下,CD信號(hào)的檢測(cè)靈敏度高于上轉(zhuǎn)換發(fā)光的檢測(cè)靈敏度。第三,首先合成了硫化銀納米粒子(AgS NP),上轉(zhuǎn)換納米粒子,和金-五硫化九銅納米粒子(Au-Cu_9S_5 NP)。然后用兩個(gè)銀納米粒子,一個(gè)上轉(zhuǎn)換納米粒子和一個(gè)金-五硫化九銅納米粒子和DNA序列構(gòu)建了納米四面體。納米四面體呈現(xiàn)了多功能的特性,在808 nm的激光的照射下,上轉(zhuǎn)換納米粒子和硫化銀納米粒子分別在541 nm的可見(jiàn)區(qū)和1227 nm的近紅外二區(qū)發(fā)射熒光,通過(guò)對(duì)四面體中DNA骨架的設(shè)計(jì),使得四面體中的兩種熒光信號(hào)能夠分別對(duì)兩種microRNA產(chǎn)生光學(xué)響應(yīng)。并且,由于納米四面體中的金-五硫化九銅納米粒子的等離子共振效應(yīng),在980 nm激光的激發(fā)下呈現(xiàn)出良好的光熱效應(yīng)。第四,成功的將由硫化銀,上轉(zhuǎn)換和金-五硫化九銅構(gòu)建的多功能納米粒子四面體應(yīng)用于活細(xì)胞內(nèi)兩種microRNA的可視化檢測(cè),并能夠?qū)罴?xì)胞中的microRNA-203~b和microRNA-21的含量同時(shí)進(jìn)行定量。并且,上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度與miR-203~b在0.13到54.54fmol/10μg_(RNA)的含量范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,最低檢測(cè)限為0.09 fmol/10μg_(RNA);硫化銀熒光強(qiáng)度與microRNA-21的含量在0.37到43.56 fmol/10μg_(RNA)的含量范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,最低檢測(cè)限為0.23 fmol/10μg_(RNA)。最后,將此納米四面體成功的植入患有腫瘤的小鼠體內(nèi),建立了基于microRNA響應(yīng)的多模態(tài)成像方法,并能夠結(jié)合四面體的光熱效應(yīng)對(duì)小鼠體內(nèi)的腫瘤進(jìn)行切除,實(shí)現(xiàn)了基于多功能納米粒子組裝體的診療一體化。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB383.1;Q52
【圖文】：

離子共振納米粒子：（a）16 nm 金納米球[1]；（b）金納米棒[2金納米棒[1]；（e）“納米米”（金包三氧化二鐵納米棒）[4]；（金納米殼）[1]（g）中間有芯的納米碗[5]；（h金納米星）[6]；（i）金四面體，八面體，正八面體[7,8]；（j）納米立方體（嵌入的圖為金銀納米籠）[9]；（l）金納米月牙[10]s of plasmon-resonant nanoparticles: (a) 16 nm gold nanospheres[1];d) gold nanorods surrounded by silver nanoshells[1]; (e) “ nanorice ”u nanoshells (the inset shows a hollow nanoshell)[1]; (g) nanobowls nanoshells (the inset shows a gold nanostar)[6]; (i) gold tetrahedra, ld nanocubes[7]; (k) silver nanocubes and gold  silver nanocages obthe insets)[9]; and (l) gold nanocrescents[10]其易于制備和修飾、獨(dú)特的光電性質(zhì)以及良好的生物相之一，被廣泛的應(yīng)用于生物傳感，生物成像和光熱治療由于局域表面等離子共振（LSPR）效應(yīng)，金納米材料能光并轉(zhuǎn)為熱能，可以用于生物成像或者光熱治療劑，并納米材料的合成已經(jīng)被廣泛的研究并且被不斷的優(yōu)化，

米粒子透射電子顯微鏡圖；掃描電子顯微鏡圖（B）銀納米截?cái)嗔⒎襟w立方體；（D）80 nm 立方體[16]M image of Ag nanoparticles. (B) SEM image of truncated nanocubes. (C)nanocubes about 25 nm. (D) SEM image of Nanocubes about 80 nm[16]合成銀納米粒子最經(jīng)典的方法，最常用的還原劑為硼氫化鈉壞血酸等[17 20]。利用強(qiáng)還原劑可合成粒徑較小且單分散性良原過(guò)程，可得到大尺寸的納米銀，但是會(huì)導(dǎo)致尺寸形貌難以米粒子，通常使用兩步合成法。首先使用強(qiáng)還原劑合成小納在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生長(zhǎng)[21]。近幾年，還發(fā)展了基于生物還原，納米粒子的方法[16,22]（圖 1-3）。

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