自組裝納米技術(shù)構(gòu)建DNA納米管及其雜化結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、DNA分子自組裝是指利用核酸序列的可設(shè)計(jì)性以及堿基配對(duì)的高度可控性，自下而上，實(shí)現(xiàn)多種維度DNA納米結(jié)構(gòu)的程序化精確構(gòu)造。利用DNA分子自組裝技術(shù)可以構(gòu)建從一維到三維不同形狀的納米結(jié)構(gòu)，并且這些結(jié)構(gòu)在微納米電子學(xué)，納米生物學(xué)等眾多領(lǐng)域有許多潛在的用途。本文利用分子瓦自組裝和DNA折紙術(shù)分別構(gòu)建了兩種不同尺度的DNA納米管，討論了其組裝機(jī)理并表征了所制得的結(jié)構(gòu);利用T4DNA連接酶加固了分子瓦自組裝制備的DNA納米管結(jié)構(gòu);采用探針雜交法在

2、兩種納米管的外側(cè)連接不同直徑的AuNPs，構(gòu)建出不同形貌的雜化結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行了表征。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)采用分子瓦自組裝技術(shù)，以雙交叉DNA分子瓦為組裝單元，通過(guò)粘性末端的堿基互補(bǔ)配對(duì)使得分子瓦之間相互連接形成二維管狀結(jié)構(gòu)，對(duì)DNA納米管的形成機(jī)理進(jìn)行了分析并預(yù)測(cè)了最可能形成的DNA納米管的直徑。使用非變性PAGE，TEM，AFM和熒光顯微鏡對(duì)組裝后的DNA納米管進(jìn)行了表征。結(jié)果表明組裝成功的DNA納米管直徑大小不一

3、，在7到20nm之間均有分布，長(zhǎng)度最長(zhǎng)可以達(dá)到60μm。結(jié)果還顯示DNA納米管在原子力針尖作用下很容易破裂成二維條帶狀結(jié)構(gòu)。
　　 (2)針對(duì)分子瓦自組裝形成的DNA納米管很容易破裂的原因，在構(gòu)成分子瓦的DNA單鏈末端修飾磷酸基團(tuán)，利用T4DNA連接酶連接DNA納米管中相鄰的DNA鏈之間的缺口，使用變性PAGE及AFM對(duì)連接前后的DNA納米管進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示缺口連接后的DNA納米管的整體連續(xù)性增加，在原子力針尖作用下能較好的

4、保持完整形貌。并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn)分子瓦中間的DNA鏈由于難以接觸到T4DNA連接酶而沒(méi)有連接成功。
　　 (3)在雙交叉分子瓦單元中間鏈的3’末端引出15bs的黏性末端，使其與SH-ssDNA互補(bǔ)，SH-ssDNA通過(guò)Au-S鍵包覆在5nm的AuNPs表面，采用探針雜交法得到了分子瓦自組裝DNA納米管與AuNPs的雜化結(jié)構(gòu)，TEM表征結(jié)果顯示AuNPs基本沿著DNA納米管排列，呈無(wú)規(guī)則形狀。
　　 (4)利用三維DNA折

5、紙術(shù)軟件設(shè)計(jì)了雙層結(jié)構(gòu)的DNA納米管以及帶有30個(gè)連接位點(diǎn)的DNA納米管，緩慢退火得到DNA納米管結(jié)構(gòu)。分別用瓊脂糖凝膠電泳和AFM表征了DNA納米管結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示組裝后的DNA納米管在形貌上與預(yù)期設(shè)計(jì)的相一致。同樣，用探針雜交法在納米管周圍連接10nm的AuNPs，瓊脂糖凝膠電泳純化后用TEM表征，結(jié)果表明AuNPs在DNA納米管周圍呈螺旋排列，且每個(gè)納米管上AuNPs的數(shù)目在7-9個(gè)之間。Uv-vis吸收光譜顯示雜交反應(yīng)后混合液的特