DNA是儲存和傳遞遺傳信息的天然的生物大分子,由于具有獨特的優(yōu)勢和特性,成為最具有潛力的納米材料。DNA納米結構可以通過改變堿基對的數(shù)目、DNA鏈的長度和DNA分子的數(shù)目來精確調(diào)控。在構建DNA納米結構的過程中,怎樣高效的設計、可靠的自組裝是人們必須解決的重要課題之一。本論文根據(jù)DNA自組裝原理,合理的設計并合成了兩種類型的DNA納米結構,最終使用凝膠電泳以及原子力顯微鏡探究DNA自組裝過程,具體如下:1.DNA折紙在納米尺度上的構建,可以自組裝構成獨特形態(tài)的DNA納米結構,利用數(shù)百個短鏈將長的支架鏈折疊成為預期的納米結構,因此很大程度上限制了人們組裝結構的多樣性和復雜性,本研究就是利用caDNAno軟件成功的設計了具有中空的四邊形結構,它是由M13mp18作為腳手架,通過控制腳手架的線框與152條特殊設計的短鏈進行堿基互補配對得到的。該設計構造出復雜的二維形狀,體現(xiàn)了DNA自組裝具有構建幾乎任何復雜二維納米結構的能力。2.根據(jù)堿基互補配對原則制備三維結構,大多數(shù)三維結構都是由許多具有獨特的單鏈DNA組成的。本研究設計了簡單的方法,僅使用三條單鏈DNA設計三點星基序,相同的基序組裝形成... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

DNA納米結構的時間線簡史從Seeman于1982年創(chuàng)立了DNA納米技術領域[1]；1991年，首次組裝了三維的DNA立方體結構

牧教醯チ吹姆較蚴欠聰蚱叫械模?渲新菪?嶠孛婊?鬧本對?為2.0nm，每兩個堿基之間距離為0.34nm，大約10.5個堿基形成一個螺旋即旋轉(zhuǎn)一周，其中每個螺旋的高度為3.4nm。通過研究發(fā)現(xiàn)在生物緩沖液中當DNA雙鏈的長度低于持久長度（PersistenceLength）50nm（相當于150bp）時，此時的雙鏈DNA被視為是剛性的[9]。相反，單鏈DNA的持久性的長度約為4nm被視為柔性的[13]，單鏈的DNA所具備的靈活性，能夠輕松的形成環(huán)狀和彎曲的納米結構。根據(jù)DNA單、雙鏈的剛性和柔性，通過巧妙的設計將其結合，構建出多樣化的納米結構[14]。圖1-2DNA雙螺旋結構示意圖[1]Figure1-2SchematicdiagramofDNAdoublehelixstructure[1]正是因為DNA具有這些獨特的性質(zhì)使其在納米結構領域展現(xiàn)出眾多的優(yōu)點：（1）堿基之間的特殊的相互作用賦予了DNA精確的可編程性和可尋址性；（2）具備精確的納米尺寸；（3）DNA分子可以以核酸雜交、共價修飾或者DNA雙鏈插入等多種方式與功能化的分子進行耦合。因此可以根據(jù)具體的需求修飾各種的熒光染料或者生物分子等具有較大的負載量[15]；（4）與其他物質(zhì)相比，DNA納米結構能夠很好的抵抗多種核酸酶的作用，因此在細胞環(huán)境中穩(wěn)定較高[16,17]；（5）DNA納米結構在不需要任何轉(zhuǎn)染試劑的情況下輕松的穿過細胞膜，能夠容易進入細胞內(nèi)[18,19]；（6）由于DNA廣泛的存在于各類生物體內(nèi)，因此具備良好的生物相

內(nèi)蒙古大學碩士學位論文4圖1-3DNA納米技術中不同DNA基序的自組裝（A）具有不同數(shù)目的（2、3、4）的多臂DNA結構基序[28,29]，（B）不同類型三點基序的DNA多面體的自組裝[30]，（C）SST法構建二維形狀[31]Figure1-3Self-assemblyofdifferentDNAmotifsinDNAnanotechnology;(A)hasdifferentnumbersof(2,3,4)dobbyDNAstructuralmotifs[28,29],(B)theself-assemblyofdifferenttypesofthree-pointmotifs[30];(C)theconstructionoftwo-dimensionalshapebySST[31]1.1.2DNAorigami自組裝DNA折紙術（DNAorigami）可以追溯到2006年由PaulRothemund提出[32]，采用了一種簡單的方法將DNA折疊成為任意的二維形狀，是一種基于成熟的DNA納米技術的新型編程DNA組裝系統(tǒng)，并進一步創(chuàng)建了DNA納米技術的新世紀。在該方法中，使用一條長為7kb的M13mp18噬菌體作為腳手鏈（scaffoldstrand），使用數(shù)百條短鏈DNA（staplestrand）像訂書釘一樣將長鏈DNA在特定的位置進行固定，多次反復的折疊成為所需的形狀。將腳手鏈和短鏈混合后，然后在95℃至室溫下緩慢退火2h以上，短鏈將腳手鏈自組裝形成預期設計好的結構。通過這樣的方式已經(jīng)能夠構建豐富多彩的尺寸約為100nm左右的二維折紙，包括矩形、三角形，甚至是中空的三角形、笑臉、中國地圖和海豚等[33-36]（如圖1-4）。由于具有數(shù)百條短鏈組裝，相對來說較密集，最終自組裝的結構轉(zhuǎn)移到固體表面運用原子力顯微鏡（AFM）


本文編號：3527911