DNA納米技術(shù)的快速發(fā)展賦予了DNA這種傳統(tǒng)的生命體遺傳物質(zhì)全新的應(yīng)用價值。特別是DNA小結(jié)構(gòu)技術(shù)和DNA折紙技術(shù)的出現(xiàn),人們借助計算機的輔助設(shè)計,可以組裝出任意形狀的一維、二維或者三維的DNA納米結(jié)構(gòu)。DNA自組裝技術(shù)可以實現(xiàn)形狀在納米尺度上的精確控制并且具有良好的生物相容性和卓越的可尋址性。這些優(yōu)異的特性,使得DNA納米結(jié)構(gòu)在諸多領(lǐng)域獲得了大量的應(yīng)用。例如:以DNA納米結(jié)構(gòu)為模板引導金屬納米顆粒共組裝在光學、生物檢測、光熱治療等領(lǐng)域取得了重要進展;DNA納米結(jié)構(gòu)作為抗癌藥物的載體,提升了載藥量和靶向位點的同時實現(xiàn)了抗癌藥物的可控釋放;DNA納米結(jié)構(gòu)作為模板通過序列設(shè)計或者修飾特殊基團實現(xiàn)了物質(zhì)的可控合成,在生物礦化、微量元素檢測、電學等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。本論文的研究內(nèi)容分別從以下兩個方面展開:一、以DNA折紙為模板引導金屬納米顆粒共組裝探究光與物質(zhì)的相互作用;二、以DNA小結(jié)構(gòu)為模板引導導電聚苯胺（Polyaniline,PANI）的可控合成并研究其導電性能。具體研究內(nèi)容如下:第一個課題中,以矩形DNA折紙為模板引導金納米棒組裝成手性納米結(jié)構(gòu)。為了增強手性結(jié)構(gòu)耦合能力并調(diào)節(jié)手性等離... 

【文章來源】：安徽師范大學安徽省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

DNA納米技術(shù)領(lǐng)域重要突破的時間軸Figure1.1TimelineofmajorbreakthroughsinthefieldofDNAnanotechnology

安徽師范大學碩士學位論文8體、四面體、八面體甚至更復(fù)雜的球狀DNA小結(jié)構(gòu)[21-25]。DNA小結(jié)構(gòu)逐步向大型化復(fù)雜化發(fā)展。圖1.2DNA小結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展重要成果示例圖Figure1.2ImportantachievementsinthedevelopmentofDNAtiletechnology1.2.2DNA折紙結(jié)構(gòu)在DNA小結(jié)構(gòu)的研究中，構(gòu)建的大多是周期性的二維或三維結(jié)構(gòu)，但是對于非周期性結(jié)構(gòu)組裝存在明顯短板。2004年，Rothemund首次實驗證明了DNA自組裝可創(chuàng)建二維非周期性DNA小結(jié)構(gòu)圖案[26]。2006年，在二維非周期性DNA小結(jié)構(gòu)圖案和DX策略的啟發(fā)下他提出了一種全新的DNA納米結(jié)構(gòu)的組裝方法，該方法以M13噬菌體DNA單鏈作為“腳手架”鏈，通過添加與“腳手架”鏈互補的“訂書釘”鏈，“腳手架”鏈可以被折疊成預(yù)先設(shè)計的二維形狀[27]。DNA折紙技術(shù)發(fā)展較晚但其優(yōu)勢也十分明顯，DNA折紙中的“訂書釘”鏈可以根據(jù)需要進行序列設(shè)計，從而改變“腳手架”鏈折疊彎曲的位置以達到組裝不同形狀的目的，還可以將部分“腳手架”鏈替換為“捕獲鏈”實現(xiàn)DNA折紙的功能化。此時，DNA折紙技術(shù)可以制備任意復(fù)雜的非周期性二維圖案，如美洲地圖、矩形[27]、笑臉、星星[27]和其他圖案[28]。2009年，Douglas課題組將DNA折紙擴展到三維，他們成功的將M13單鏈組裝成三維堆疊層[29]，不久以后Andersen教授成功的用DNA折紙技術(shù)合成了帶有蓋子的三維盒狀DNA折紙結(jié)構(gòu)[30]。有了之前的實驗基礎(chǔ)，其他復(fù)雜的三維DNA折紙如：管狀[31]、花瓶狀[32]甚至球狀[33]結(jié)構(gòu)不斷被組裝出來。由于DNA折紙是由一條長度有限的

安徽師范大學碩士學位論文9M13“腳手架”鏈折疊而成，所以不管是二維還是三維的DNA折紙在尺寸上都受M13鏈長的限制。多個DNA折紙二次組裝的策略完美的解決了這一難題，由若干DNA折紙拼接成的“DNA”字樣、世界地圖、蒙娜麗莎圖像[34]等大尺寸的DNA折紙相繼出現(xiàn)。此前人們構(gòu)建的DNA納米結(jié)構(gòu)都是靜態(tài)的，對環(huán)境缺乏響應(yīng)性而應(yīng)用受限。因此，動態(tài)DNA納米技術(shù)應(yīng)運而生，通過程序化雜交、DNA酶催化或DNA鏈置換反應(yīng)等方法，組裝了具有環(huán)境響應(yīng)的動態(tài)DNA納米結(jié)構(gòu)。Yurke和他的同事們基于雜交和鏈置換反應(yīng)[35]制備出了具有驅(qū)動功能的分子馬達，真正開啟了這一領(lǐng)域的研究。Winfree和Pierce證明了多條鏈的置換反應(yīng)可以串聯(lián)在一起，形成復(fù)雜的動態(tài)反應(yīng)級聯(lián)[36,37]。此后，更多具有動態(tài)響應(yīng)的DNA折紙結(jié)構(gòu)陸續(xù)被制備出來[38-46]，為DNA折紙技術(shù)的應(yīng)用帶來了更廣闊的空間。圖1.3DNA折紙技術(shù)發(fā)展重要成果展示圖Figure1.3ImportantachievementsofDNAorigamitechnologydevelopment1.3基于DNA納米結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可控合成DNA納米結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)多樣性、可編程性特別是其易于進行功能化的特點，使其成為進行物質(zhì)可控合成的良好模板。以DNA納米結(jié)構(gòu)為模板對不穩(wěn)定的化學反應(yīng)進行控制，指導金屬結(jié)構(gòu)的精確組裝、可控合成無機非金屬材料等充分說明了DNA納米結(jié)構(gòu)在調(diào)控物質(zhì)合成方面具有廣闊的應(yīng)用前景。


本文編號：3121145