本文關(guān)鍵詞： DNA折紙 納米金 信息傳遞 金屬化　出處：《中國科學院研究生院(上海應用物理研究所)》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：基于DNA折紙的納米排布可以實現(xiàn)對核酸、蛋白質(zhì)、金屬納米粒子等納米粒子或者分子的有序排列,在納米光子學、生物成像、催化、載藥等領域都具有廣泛的應用。DNA折紙是由一條長約7000堿基的骨架鏈和200條左右訂書鏈混合后退火形成的納米結(jié)構(gòu),具有較好的力學性能,并且每條訂書鏈都可以作為一個像素點使用。這使DNA折紙具有極佳的表面可尋址性,也構(gòu)成了通過DNA折紙實現(xiàn)納米排布的基礎。DNA折紙的穩(wěn)定存在需要較高的鹽濃度,一般是12.5 mM或更高濃度的Mg~(2+)。而這種相對苛刻的條件在體內(nèi)或者其它一些應用條件下并不具備,并且這種高鹽濃度對納米粒子的穩(wěn)定性產(chǎn)生了不利影響。本研究首先著眼于這一問題,將DNA折紙上的組裝信息傳遞到納米粒子表面,然后在不依賴DNA折紙模板的情況下,僅憑借攜帶組裝信息的納米粒子實現(xiàn)了復雜結(jié)構(gòu)的自組裝。此外,由于DNA折紙表面蘊含豐富的信息,我們還利用DNA折紙自組裝提出了一套獨特的信息加密方法。該方法以基于DNA折紙的納米排布為基礎,具有安全性高、信息量大等優(yōu)點。最后,針對目前在金屬納米粒子合成中存在的形狀和成分的限制,我們以DNA折紙為模板,通過金屬化的方法合成了形狀可控、不對稱的金屬納米粒子,并將進一步探索成分的可控性。我們的工作可分為以下四部分:1、首先我們將不同粒徑的納米金組裝在DNA折紙上,構(gòu)建了一種依賴DNA折紙模板形成的金字塔形手性結(jié)構(gòu)。然后我們在DNA折紙表面編排對應金字塔結(jié)構(gòu)的組裝信息,并通過DNA折紙與納米金界面間的信息傳遞,將組裝信息印刷在納米金表面,最終成功地依靠這種攜帶信息的納米金作為中心粒子,組裝出了對應的金字塔形手性結(jié)構(gòu)。這種手性結(jié)構(gòu)擺脫了對DNA折紙模板的依賴,信息特征得到了較好的保留,應用范圍大大拓展。不僅是納米金,理論上任何能與DNA連接的納米物體都可以通過該方法獲得DNA折紙上的組裝信息,用于無DNA折紙模板條件下復雜結(jié)構(gòu)的自組裝。2、從DNA折紙上獲取組裝信息的納米金,不僅可以作為納米結(jié)構(gòu)的中心粒子,也可以反過來用于DNA折紙的自組裝中,將DNA折紙的組裝特征傳遞給另外一個DNA折紙。我們稱之為遺傳自組裝。在這種組裝形式中,為納米金提供DNA的折紙稱為親代DNA折紙,攜帶DNA信息的納米金與骨架鏈和其它訂書鏈重新退火得到的DNA折紙稱為子代DNA折紙,在其表面具有和親代DNA折紙相同的納米金排列。而納米金表面攜帶的DNA起到類似基因的作用,使納米金的組裝特征得以遺傳下去。3、基于DNA折紙的自組裝過程,我們提出了一種新的進行納米排布的方法,然后結(jié)合DNA折紙自組裝以及納米排布中的若干因素,將特定信息轉(zhuǎn)換為特定的納米排布繼而又碎片化分布于骨架鏈上,實現(xiàn)了信息的加密傳遞。在該傳遞過程中綜合使用了多層加密術(shù)和隱寫術(shù)方法,為信息的安全和隱蔽性提供了多重保護,是對現(xiàn)有化學或者生物加密方式的一次超越。4、最后,我們在DNA折紙表面伸出特定的單鏈,然后通過金屬化的方法,以這些伸出的單鏈作為模板,合成了形狀可控的納米粒子�，F(xiàn)有的納米粒子合成方法無法對納米粒子的三維形狀進行精確的控制,特別是在復雜的三維結(jié)構(gòu)或者不對稱結(jié)構(gòu)上缺乏有效的控制手段。我們在DNA折紙上形成單鏈的排布,然后在溶液中進行金屬化,金屬納米粒子的生長將沿著單鏈排列模板進行。通過伸出不同位點的DNA單鏈,我們實現(xiàn)了對金屬納米粒子結(jié)構(gòu)的有效控制。由于模板采用DNA折紙表面伸出的單鏈而非DNA折紙本身,該方法合成的金屬納米粒子的形狀不受DNA折紙結(jié)構(gòu)的限制,可以合成具有鏤空結(jié)構(gòu)的納米粒子,而且通過依次打開單鏈排列,有望實現(xiàn)不同金屬元素的分步生長。
[Abstract]:This paper focuses on this problem . It can be used as a template for DNA folding , and it can be used as a pixel point . The invention provides a novel method for preparing nano - particles , then combines specific information into specific nano - particles by combining a plurality of factors in the self - assembly of the DNA folding paper and a plurality of factors in the nano - arrangement , thereby realizing the encryption transmission of information .

【學位授予單位】：中國科學院研究生院(上海應用物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O629.74;TB383.1

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本文編號：1476384