自組裝納米技術構建DNA納米管及其雜化結構的研究.pdf

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

2、兩種納米管的外側連接不同直徑的AuNPs，構建出不同形貌的雜化結構并對其進行了表征。具體研究內容如下:
　　 (1)采用分子瓦自組裝技術，以雙交叉DNA分子瓦為組裝單元，通過粘性末端的堿基互補配對使得分子瓦之間相互連接形成二維管狀結構，對DNA納米管的形成機理進行了分析并預測了最可能形成的DNA納米管的直徑。使用非變性PAGE，TEM，AFM和熒光顯微鏡對組裝后的DNA納米管進行了表征。結果表明組裝成功的DNA納米管直徑大小不一

3、，在7到20nm之間均有分布，長度最長可以達到60μm。結果還顯示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構。
　　 (2)針對分子瓦自組裝形成的DNA納米管很容易破裂的原因，在構成分子瓦的DNA單鏈末端修飾磷酸基團，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對連接前后的DNA納米管進行了表征。結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。并且實驗結果還發(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，SH-ssDNA通過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的雜化結構，TEM表征結果顯示AuNPs基本沿著DNA納米管排列，呈無規(guī)則形狀。
　　 (4)利用三維DNA折

5、紙術軟件設計了雙層結構的DNA納米管以及帶有30個連接位點的DNA納米管，緩慢退火得到DNA納米管結構。分別用瓊脂糖凝膠電泳和AFM表征了DNA納米管結構，結果顯示組裝后的DNA納米管在形貌上與預期設計的相一致。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，結果表明AuNPs在DNA納米管周圍呈螺旋排列，且每個納米管上AuNPs的數(shù)目在7-9個之間。Uv-vis吸收光譜顯示雜交反應后混合液的特