基于DNA三棱柱納米探針的生物傳感及分子邏輯計算研究
發(fā)布時間：2022-01-13 19:39
DNA納米結(jié)構(gòu)具有精確可控性和高度可尋址性,良好的生物相容性和穩(wěn)定性,較高的細胞膜滲透性和可控的靶向釋放能力,在生物傳感、細胞成像、藥物運輸、引導脂質(zhì)體和蛋白質(zhì)等新納米材料合成方面得到廣泛應用。本論文基于DNA三棱柱構(gòu)建了兩種功能性DNA納米結(jié)構(gòu),并用于生物學研究。主要的研究內(nèi)容概括如下:（1）基于DNA單鏈磚塊自組裝策略,我們采用最少的DNA鏈組裝了一個結(jié)構(gòu)高度對稱、具有多個結(jié)合位點的三維DNA三棱柱納米結(jié)構(gòu)。采用聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)表征了 DNA三棱柱的自組裝過程,動態(tài)光散射（DLS）測量DNA三棱柱的尺寸為（16.0±2.0）nm,原子力顯微鏡（AFM）掃描分析其高度為（1.3±0..3）nm。同時,DNA三棱柱在胎牛血清（10%FBS）中6h仍能保持其結(jié)構(gòu)的完整性,表明該DNA三棱柱納米結(jié)構(gòu)具有很好的生物穩(wěn)定性,有望用于復雜的生物微環(huán)境中。（2）基于裂開型的核酸適配體和DNA三棱柱,我們構(gòu)建了一種DNA三棱柱納米探針用于活細胞內(nèi)ATP檢測。在ATP濃度為0.03-2 mM的范圍內(nèi)熒光發(fā)射強度的比值（FA/FD）與ATP濃度呈線性關(guān)系,該納米探針對ATP有很高的選擇性。DNA三...
【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１基于拼塊方法構(gòu)建的ＤＮＡ納米結(jié)構(gòu)
Ａｎｄｅｒｓｅｎ等人［１５］首次折出一個正方體空心盒子，六個單獨折疊的面最??后通過邊界上跨面的“訂書釘鏈”連在一起并且利用ＤＮＡ鏈置換反應可以人為??控制其中一個面的開合（圖１．２Ｂ）。隨后，Ｋｅ等人［１６］合成出空心四面體，與前??面方法不同的是將四個面連在一起的是“腳手架鏈”而不是“訂書釘鏈”。第二，將??２Ｄ單層的折紙結(jié)構(gòu)緊密堆疊成一系列實心的３Ｄ結(jié)構(gòu)——“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”，這??種策略主要是構(gòu)建一些剛性的ＤＮＡ結(jié)構(gòu)。在２００９年，Ｄｏｕｇｌａｓ等人［１７］成功構(gòu)??造了一系列實心的三維折紙結(jié)構(gòu)，包括塊狀巨石、方形螺帽、橋式結(jié)構(gòu)、細頸??瓶、插槽交叉、堆積交叉等非常復雜的“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”（圖１．２Ｃ）。第三，通過??扭曲或彎曲的形式將多層ＤＮＡ折紙以可控的方式構(gòu)建成所需的３Ｄ結(jié)構(gòu)，該方??法是通過在“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”中有目的地添加或者去掉一些堿基對使局部改變，??從而將傳統(tǒng)的“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”構(gòu)建成各式各樣的特定形狀的結(jié)構(gòu)。２０１１年
通過粘性末端與四個相鄰的拼塊連接，類似于“拼積木”的方法，構(gòu)建了各式各??樣二維結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)。２０１２年，Ｙｉｎ等人［２（）］成功地組裝了二維的拼畫圖形和??三維的“樂高積木”結(jié)構(gòu)（圖１．３Ａ）。按照該組裝技術(shù)的定義，由多條單獨的ＤＮＡ??鏈構(gòu)建的三維結(jié)構(gòu)也可以歸納為ＳＳＴ自組裝。如Ｓｅｅｍａｎ構(gòu)建的ＤＮＡ線框多面??體，包括四面體、八面體等。Ｓｌｅｉｍａｎ［２１］構(gòu)建的－系列棱柱體，如三棱柱（簡稱：??ＴＰ）、立方體（簡稱：Ｃｂ）、五棱柱（簡稱：ＰＰ）（圖１．３Ｂ）等。該策略與傳統(tǒng)??的拼接和折紙等自組裝技術(shù)明顯的不同，具有折紙技術(shù)但拼塊技術(shù)不具備的優(yōu)??點，ＤＮＡ短鏈不需要很精確的定量，不需要很嚴格的序列設(shè)計，４２－ｎｔ鏈的非周??期排布決定了?ＤＮＡ納米結(jié)構(gòu)進一步修飾的位點，“像素”高。但該策略也存在著??一個不足點
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Development of DNA computing and information processing based on DNA-strand displacement[J]. Yafei Dong,Chen Dong,Fei Wan,Jing Yang,Cheng Zhang. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[2]Cell-SELEX-based aptamer-conjugated nanomaterials for cancer diagnosis and therapy[J]. Hong-Min Meng,Ting Fu,Xiao-Bing Zhang,Weihong Tan. National Science Review. 2015(01)
本文編號：3587027
【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１基于拼塊方法構(gòu)建的ＤＮＡ納米結(jié)構(gòu)
Ａｎｄｅｒｓｅｎ等人［１５］首次折出一個正方體空心盒子，六個單獨折疊的面最??后通過邊界上跨面的“訂書釘鏈”連在一起并且利用ＤＮＡ鏈置換反應可以人為??控制其中一個面的開合（圖１．２Ｂ）。隨后，Ｋｅ等人［１６］合成出空心四面體，與前??面方法不同的是將四個面連在一起的是“腳手架鏈”而不是“訂書釘鏈”。第二，將??２Ｄ單層的折紙結(jié)構(gòu)緊密堆疊成一系列實心的３Ｄ結(jié)構(gòu)——“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”，這??種策略主要是構(gòu)建一些剛性的ＤＮＡ結(jié)構(gòu)。在２００９年，Ｄｏｕｇｌａｓ等人［１７］成功構(gòu)??造了一系列實心的三維折紙結(jié)構(gòu)，包括塊狀巨石、方形螺帽、橋式結(jié)構(gòu)、細頸??瓶、插槽交叉、堆積交叉等非常復雜的“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”（圖１．２Ｃ）。第三，通過??扭曲或彎曲的形式將多層ＤＮＡ折紙以可控的方式構(gòu)建成所需的３Ｄ結(jié)構(gòu)，該方??法是通過在“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”中有目的地添加或者去掉一些堿基對使局部改變，??從而將傳統(tǒng)的“蜂窩褶狀結(jié)構(gòu)”構(gòu)建成各式各樣的特定形狀的結(jié)構(gòu)。２０１１年
通過粘性末端與四個相鄰的拼塊連接，類似于“拼積木”的方法，構(gòu)建了各式各??樣二維結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)。２０１２年，Ｙｉｎ等人［２（）］成功地組裝了二維的拼畫圖形和??三維的“樂高積木”結(jié)構(gòu)（圖１．３Ａ）。按照該組裝技術(shù)的定義，由多條單獨的ＤＮＡ??鏈構(gòu)建的三維結(jié)構(gòu)也可以歸納為ＳＳＴ自組裝。如Ｓｅｅｍａｎ構(gòu)建的ＤＮＡ線框多面??體，包括四面體、八面體等。Ｓｌｅｉｍａｎ［２１］構(gòu)建的－系列棱柱體，如三棱柱（簡稱：??ＴＰ）、立方體（簡稱：Ｃｂ）、五棱柱（簡稱：ＰＰ）（圖１．３Ｂ）等。該策略與傳統(tǒng)??的拼接和折紙等自組裝技術(shù)明顯的不同，具有折紙技術(shù)但拼塊技術(shù)不具備的優(yōu)??點，ＤＮＡ短鏈不需要很精確的定量，不需要很嚴格的序列設(shè)計，４２－ｎｔ鏈的非周??期排布決定了?ＤＮＡ納米結(jié)構(gòu)進一步修飾的位點，“像素”高。但該策略也存在著??一個不足點
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Development of DNA computing and information processing based on DNA-strand displacement[J]. Yafei Dong,Chen Dong,Fei Wan,Jing Yang,Cheng Zhang. Science China（Chemistry）. 2015(10)
[2]Cell-SELEX-based aptamer-conjugated nanomaterials for cancer diagnosis and therapy[J]. Hong-Min Meng,Ting Fu,Xiao-Bing Zhang,Weihong Tan. National Science Review. 2015(01)
本文編號：3587027
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