DNA分子器件是近十年內(nèi)發(fā)展起來的一種新型功能性材料,它的種類多樣、用途廣泛,不僅在生命科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用,而且在能源、信息、計算機(jī)芯片等領(lǐng)域內(nèi)都具有重要的意義。和傳統(tǒng)材料相比,DNA分子具有精確的堿基互補(bǔ)配對能力、序列的可編程性、結(jié)構(gòu)的多樣性和獨特的機(jī)械性能等優(yōu)勢,已經(jīng)被靈活廣泛地應(yīng)用于生物傳感、細(xì)胞或組織成像、藥物遞送以及疾病精準(zhǔn)治療等領(lǐng)域�；诠δ苄院徒Y(jié)構(gòu)性的DNA納米技術(shù),我們設(shè)計和構(gòu)建了幾種不同類型和功能的DNA器件,分別應(yīng)用于離子或分子傳感、亞細(xì)胞熒光成像以及抗癌靶分子跨膜邏輯運輸?shù)阮I(lǐng)域。本論文主要包括以下幾個部分:(1)基于2-氨基嘌呤凸環(huán)熒光增強(qiáng)效應(yīng)的DNA分子器件的構(gòu)建及傳感應(yīng)用。2-氨基嘌呤不僅是一種熒光分子,同時它也是腺嘌呤的類似物,因此它能代替腺嘌呤與其互補(bǔ)堿基進(jìn)行堿基配對。通過系統(tǒng)性的研究,我們發(fā)現(xiàn)2-氨基嘌呤的熒光性能與其所處的堿基環(huán)境密切相關(guān),主要包括凸環(huán)大小和旁側(cè)堿基類型等影響因素。通常,它在處于較少堿基堆疊的環(huán)境下,熒光發(fā)射強(qiáng)度最高。例如:2-氨基嘌呤在雙鏈和G-四鏈體的較短凸環(huán)中具有更好的熒光特性;2-氨基嘌呤位于G-四鏈體的螺旋槳環(huán)中時...

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 功能性DNA分子器件簡介
    1.2 DNA分子器件的種類
        1.2.1 DNA分子傳感器
            1.2.1.1 基于鏈雜交反應(yīng)的DNA傳感器
            1.2.1.2 基于核酸適配體的DNA傳感器
            1.2.1.3 基于DNA酶的DNA傳感器
        1.2.2 DNA分子開關(guān)
            1.2.2.1 DNA發(fā)夾環(huán)開關(guān)
            1.2.2.2 三鏈和i-motif開關(guān)
            1.2.2.3 G-四鏈體開關(guān)
        1.2.3 DNA邏輯門與邏輯電路
            1.2.3.1 DNA邏輯門
            1.2.3.2 DNA邏輯電路
        1.2.4 DNA分子框架
        1.2.5 DNA分子機(jī)器
            1.2.5.1 DNA分子馬達(dá)
            1.2.5.2 DNA步行者
    1.3 功能性DNA分子器件的應(yīng)用
        1.3.1 化學(xué)和生物傳感
        1.3.2 重大疾病檢測
        1.3.3 藥物運輸及疾病精準(zhǔn)治療
    1.4 總結(jié)與展望
    1.5 本論文選題及主要工作
    參考文獻(xiàn)
第2章 基于2-氨基嘌呤凸環(huán)熒光增強(qiáng)效應(yīng)的DNA分子器件的構(gòu)建及傳感應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑
        2.2.2 聚丙烯酰胺凝膠電泳
        2.2.3 熒光發(fā)射光譜
        2.2.4 原子力顯微鏡成像
        2.2.5 圓二色譜
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 2-氨基嘌呤凸環(huán)在DNA雙鏈和G-四鏈體中的熒光性質(zhì)研究
        2.3.2 基于2-氨基嘌呤凸環(huán)熒光增強(qiáng)效應(yīng)的“Turn-off/on”DNA傳感器
        2.3.3 基于2-氨基嘌呤凸環(huán)熒光增強(qiáng)效應(yīng)的DNA三鏈開關(guān)
        2.3.4 用于K+/Pb²⁺定量檢測的無標(biāo)記可逆分子傳感器
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第3章 DNA納米開關(guān)控制的可逆納米傳感器
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑和儀器
        3.2.2 聚丙烯酰胺凝膠電泳
        3.2.3 熒光發(fā)射光譜
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 “ATP響應(yīng)的納米傳感器”的組裝
        3.3.2 ATP的綁定機(jī)制
        3.3.3 DNA納米傳感器檢測ATP
        3.3.4 可逆性
        3.3.5 可逆納米傳感器的通用性
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第4章 活細(xì)胞內(nèi)動態(tài)響應(yīng)的可重構(gòu)仿生DNA框架納米平臺用于亞細(xì)胞熒光成像
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑和儀器
        4.2.2 mono-TDN的制備和二聚操控
        4.2.3 聚丙烯酰胺凝膠電泳
        4.2.4 原子力顯微鏡成像
        4.2.5 細(xì)胞外熒光表征
        4.2.6 激光共聚焦熒光成像
        4.2.7 MTT實驗
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 驗證雙分子i-motif誘導(dǎo)mono-TDN的二聚能力
        4.3.2 細(xì)胞外表征3WJ/4WJ-TDN的粒徑與二聚過程
        4.3.3 細(xì)胞內(nèi)表征FNA納米平臺對溶酶體內(nèi)ATP的動態(tài)響應(yīng)
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第5章 二聚DNA框架傳感器用于邏輯響應(yīng)細(xì)胞外微環(huán)境及增強(qiáng)AS1411跨膜內(nèi)吞效率
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗試劑和儀器
        5.2.2 TDN單體的制備
        5.2.3 聚丙烯酰胺凝膠電泳
        5.2.4 原子力顯微鏡成像
        5.2.5 熒光發(fā)射光譜
        5.2.6 激光共聚焦熒光成像和光漂白實驗
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 細(xì)胞表面固定的二聚體FNA納米平臺的構(gòu)建
        5.3.2 于細(xì)胞膜上錨定的二聚FNA納米平臺作為細(xì)胞外環(huán)境pH傳感器
        5.3.3 AND邏輯門控制的FNA傳感器
        5.3.4 利用FNA邏輯平臺增強(qiáng)AS1411跨膜內(nèi)吞效率
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第6章 總結(jié)與展望
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3786412