功能化DNA納米結(jié)構(gòu)在生物分析和生物模擬中的研究
發(fā)布時間:2021-07-15 07:12
DNA納米技術(shù)以DNA的理化特性為基礎(chǔ),結(jié)合現(xiàn)代納米技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù),構(gòu)建可操控、智能化的新型納米結(jié)構(gòu)或納米機(jī)器。結(jié)構(gòu)DNA納米技術(shù)以其精確的操控手段和多樣化的裝配方式,成為DNA納米技術(shù)領(lǐng)域中一個研究熱點,已在材料定向組裝、生物分析、生物催化、DNA計算機(jī)、疾病診斷和藥物運輸?shù)确矫娴玫綉?yīng)用。本論文開展了 DNA納米結(jié)構(gòu)在生物分析和生物模擬中的研究。DNA四面體是一種剛性強度高和生物相容性好的DNA納米結(jié)構(gòu)。結(jié)合DNA四面體結(jié)構(gòu)和催化發(fā)夾組裝放大策略,構(gòu)建CTDN探針并將其用于胞內(nèi)miR-21成像。CTDN探針可以在不需要轉(zhuǎn)染試劑的幫助下通過胞吞作用進(jìn)入細(xì)胞,具有良好的生物相容性和酶抗性。同時,基于催化發(fā)夾組裝的信號放大策略,CTDN探針具有高度的靈敏性、選擇性。DNA-AuNPs納米結(jié)構(gòu)是DNA與AuNPs基于金硫鍵或者非共價鍵作用結(jié)合形成的DNA納米結(jié)構(gòu)。通過DNA與AuNPs的組裝成功構(gòu)建五種不同的DNA分子機(jī)器(M1、M2、M3、M4、M5),每個機(jī)器由熵驅(qū)動的鏈置換反應(yīng)提供動力。基于DNA分子機(jī)器之間的相互通訊,構(gòu)建三種不同化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)—級聯(lián)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)、正反饋調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)和負(fù)反...
【文章來源】:華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:85 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1同源雙鏈DNA自組裝
藥物遞送和生物模擬[I25]等方??面。這些不同形式的DNA納米結(jié)構(gòu)主要分為靜態(tài)DNA納米結(jié)構(gòu)和動態(tài)DNA納米結(jié)??構(gòu)。??1.2.1靜態(tài)DNA納米結(jié)構(gòu)??過去的30多年,結(jié)構(gòu)DNA納米技術(shù)以驚人的速度發(fā)展。最重要的概念是將不可移??動的分支DNA連接通過粘性末端連接在一起,自組裝成具有不同性質(zhì)和功能的結(jié)構(gòu)。??基于這種理念,研宄人員構(gòu)建多種多樣的DNA納米結(jié)構(gòu)。??Seeman課題組在兩股雙螺旋結(jié)構(gòu)引入交叉結(jié)構(gòu),成功構(gòu)建稱為Double?Crossover的??結(jié)構(gòu)(DX)?如圖1.2所示。這種結(jié)構(gòu)具有很好的穩(wěn)定性,可以通過粘性末端自組裝??成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。通過對結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行功能化修飾,可以構(gòu)建具有不同功能的結(jié)構(gòu)。這??一研宄為后期DNA納米結(jié)構(gòu)的發(fā)展奠定了基矗??八?X??/^5v/\?+4?+4?'?坤f:—r?V0〇3(>0Cv^????J?pi??X??圖1.2?(A)?DNA序列對稱性作為設(shè)計DNA納米結(jié)構(gòu)的工具。??Fig.?1.2?(A)?DNA?sequence?symmetry?is?explored?as?a?tool?for?designing?DNA?nanostructures.??基于DX的結(jié)構(gòu),Winfree課題組構(gòu)建了二維平面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[27],如圖1.3.A所示,并??通過原子力顯微鏡對其成像。Mao課題組基于4x4基元的C4對稱性,結(jié)合序列對稱性??自組裝成大小為1mm的二維排列[28】。如圖1.3所示,這一工作證明大的二維陣列是可??
華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?第3頁??行的。序列對稱性是設(shè)計DNA納米結(jié)構(gòu)的有力工具,可以顯著減小序列的大小和DNA??鏈的數(shù)量。這種簡化對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計是非常重要的。基于線框框架結(jié)構(gòu),Mao課題??組開發(fā)出一種通用的、不依賴于骨架鏈的構(gòu)建方法,并成功組裝成平面晶格和多面體結(jié)??構(gòu)[29]。如圖1.4所示,所得到的結(jié)構(gòu)的邊緣由兩個兩端交叉的平行雙工組成。??:繼??議鬱■?^層■??圖1.3不同尺寸的DNA四面體結(jié)構(gòu)。??Fig.?1.3?DNA?tetrahedron?with?different?sizes.??Yan課題組設(shè)計并構(gòu)建一種由4x4瓷磚連接組成的DNA納米結(jié)構(gòu)[3G]。如圖1.4所??示,4x4瓷磚的可編程自組裝形成兩種不同的晶格形態(tài):均勻?qū)挾鹊募{米帶和二維納米??網(wǎng)格,它們都顯示出具有周期性的方形空腔。周期性蛋白質(zhì)陣列是通過鏈霉親和素模板??自組裝到含有生物素化寡核苷酸的DNA納米網(wǎng)格上實現(xiàn)。在兩步金屬化工藝的基礎(chǔ)上,??4x4納米帶成為制備高導(dǎo)電、均勻?qū)挾鹊你y納米線的良好支架。??s?__腳國||||||11??c?i?ittf?+???—*??IIIIZEIL??_??500x500??sm?。担ǎ瑁椋担埃睿??圖1.4?DNA瓷磚自組裝DNA納米帶和納米網(wǎng)格。??Fig.?1.4?Self-assembly?of?DNA?nanoribbons?and?nanogrids?using?4X4?DNA?tile.??
本文編號:3285260
【文章來源】:華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:85 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1同源雙鏈DNA自組裝
藥物遞送和生物模擬[I25]等方??面。這些不同形式的DNA納米結(jié)構(gòu)主要分為靜態(tài)DNA納米結(jié)構(gòu)和動態(tài)DNA納米結(jié)??構(gòu)。??1.2.1靜態(tài)DNA納米結(jié)構(gòu)??過去的30多年,結(jié)構(gòu)DNA納米技術(shù)以驚人的速度發(fā)展。最重要的概念是將不可移??動的分支DNA連接通過粘性末端連接在一起,自組裝成具有不同性質(zhì)和功能的結(jié)構(gòu)。??基于這種理念,研宄人員構(gòu)建多種多樣的DNA納米結(jié)構(gòu)。??Seeman課題組在兩股雙螺旋結(jié)構(gòu)引入交叉結(jié)構(gòu),成功構(gòu)建稱為Double?Crossover的??結(jié)構(gòu)(DX)?如圖1.2所示。這種結(jié)構(gòu)具有很好的穩(wěn)定性,可以通過粘性末端自組裝??成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。通過對結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行功能化修飾,可以構(gòu)建具有不同功能的結(jié)構(gòu)。這??一研宄為后期DNA納米結(jié)構(gòu)的發(fā)展奠定了基矗??八?X??/^5v/\?+4?+4?'?坤f:—r?V0〇3(>0Cv^????J?pi??X??圖1.2?(A)?DNA序列對稱性作為設(shè)計DNA納米結(jié)構(gòu)的工具。??Fig.?1.2?(A)?DNA?sequence?symmetry?is?explored?as?a?tool?for?designing?DNA?nanostructures.??基于DX的結(jié)構(gòu),Winfree課題組構(gòu)建了二維平面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[27],如圖1.3.A所示,并??通過原子力顯微鏡對其成像。Mao課題組基于4x4基元的C4對稱性,結(jié)合序列對稱性??自組裝成大小為1mm的二維排列[28】。如圖1.3所示,這一工作證明大的二維陣列是可??
華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?第3頁??行的。序列對稱性是設(shè)計DNA納米結(jié)構(gòu)的有力工具,可以顯著減小序列的大小和DNA??鏈的數(shù)量。這種簡化對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計是非常重要的。基于線框框架結(jié)構(gòu),Mao課題??組開發(fā)出一種通用的、不依賴于骨架鏈的構(gòu)建方法,并成功組裝成平面晶格和多面體結(jié)??構(gòu)[29]。如圖1.4所示,所得到的結(jié)構(gòu)的邊緣由兩個兩端交叉的平行雙工組成。??:繼??議鬱■?^層■??圖1.3不同尺寸的DNA四面體結(jié)構(gòu)。??Fig.?1.3?DNA?tetrahedron?with?different?sizes.??Yan課題組設(shè)計并構(gòu)建一種由4x4瓷磚連接組成的DNA納米結(jié)構(gòu)[3G]。如圖1.4所??示,4x4瓷磚的可編程自組裝形成兩種不同的晶格形態(tài):均勻?qū)挾鹊募{米帶和二維納米??網(wǎng)格,它們都顯示出具有周期性的方形空腔。周期性蛋白質(zhì)陣列是通過鏈霉親和素模板??自組裝到含有生物素化寡核苷酸的DNA納米網(wǎng)格上實現(xiàn)。在兩步金屬化工藝的基礎(chǔ)上,??4x4納米帶成為制備高導(dǎo)電、均勻?qū)挾鹊你y納米線的良好支架。??s?__腳國||||||11??c?i?ittf?+???—*??IIIIZEIL??_??500x500??sm?。担ǎ瑁椋担埃睿??圖1.4?DNA瓷磚自組裝DNA納米帶和納米網(wǎng)格。??Fig.?1.4?Self-assembly?of?DNA?nanoribbons?and?nanogrids?using?4X4?DNA?tile.??
本文編號:3285260
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