DNA調(diào)控金納米粒子的組裝，生長及其應(yīng)用.pdf

1、從二十世紀(jì)九十年代中期，兩個(gè)具有開拓性的實(shí)驗(yàn)組同時(shí)提出DNA可以用來調(diào)控金納米粒子的組裝以后，該技術(shù)后續(xù)有著非常廣泛的應(yīng)用。然而，該組裝技術(shù)中可控的參數(shù)單一，在實(shí)際的應(yīng)用中具有一定的限制。為此，我們提出了一種利用動(dòng)態(tài)的DNA分子機(jī)器推動(dòng)金納米粒子組裝的策略。在這種新型的組裝技術(shù)中，金納米粒子的組裝需要經(jīng)過一系列的DNA鏈替換反應(yīng)才能完成。經(jīng)過我們的實(shí)驗(yàn)的認(rèn)證，發(fā)現(xiàn)具有催化鏈效果的DNA鏈的濃度會(huì)影響金納米粒子的的組裝速率。讓我們更加震驚

2、的是:該技術(shù)能夠非常靈活的應(yīng)用到構(gòu)建雙組份的“與”“或”邏輯們。我們相信這種這種新技術(shù)的提出可以說是動(dòng)態(tài)的DNA技術(shù)與無機(jī)納米技術(shù)的“橋梁”，后續(xù)將有廣闊的應(yīng)用背景。
　　為了進(jìn)一步的驗(yàn)證我們利用DNA驅(qū)動(dòng)的金納米粒子組裝技術(shù)的實(shí)用性，我們先專注于它在調(diào)控金納米粒子組裝速率上于傳統(tǒng)技術(shù)的差異。因?yàn)椴煌膽?yīng)用領(lǐng)域都體現(xiàn)出納米粒子組裝速率的重要性。經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)我們的新型組裝技術(shù)無論是否經(jīng)過“預(yù)先雜交”的處理都能夠使得金納米

3、粒子具有相對(duì)更快的組裝速率。而且在我們的組裝技術(shù)中存在多個(gè)可控參數(shù)，例如:復(fù)合鏈的濃度還有催化鏈的濃度。這些都將為我們?cè)谠O(shè)計(jì)DNA診斷以及構(gòu)建復(fù)雜的納米器件提供了基礎(chǔ)。
　　緊接著，我們將DNA驅(qū)動(dòng)的金納米粒子組裝技術(shù)應(yīng)用到單堿基突變(SNP)的檢測(cè)。結(jié)合理論的分析與實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，我們確定了最優(yōu)的單堿基突變的檢測(cè)條件。我們的這種檢測(cè)方法相對(duì)于其他的檢測(cè)技術(shù)具有高效，無溫度依賴性，以及易于操作的特點(diǎn)。而且我們發(fā)現(xiàn)我們這種新型的檢測(cè)技術(shù)

4、不僅僅能夠高效率的實(shí)現(xiàn)任意位置上的單堿基突變檢測(cè)，同時(shí)可以用于各種類型的單堿基突變檢測(cè)，例如:堿基的突變，插入或缺失的檢測(cè)。在完成了所有條件的優(yōu)化以后，我們將該技術(shù)用到與乳腺癌相關(guān)的BRCA1基因的突變檢測(cè)。
　　盡管我們實(shí)現(xiàn)了在不同策略下DNA調(diào)控金納米粒子的組裝并且探索了一些可能的應(yīng)用，但是上述的所有工作的基礎(chǔ)是在金納米粒子合成結(jié)束以后將DNA修飾上去。很顯然，這里并不涉及對(duì)金納米粒子的形貌的改變。據(jù)我們所知，調(diào)控納米粒子的生

5、長（特別是金納米棒的生長）對(duì)其后續(xù)的很多應(yīng)用都具有極大的影響。我們發(fā)現(xiàn)編碼DNA的序列能夠高效的調(diào)控金納米棒的再生長以后的形貌，最終的形狀包括啞鈴狀，正八面體，以及對(duì)應(yīng)的中間結(jié)構(gòu)。通過動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)兩種不同的生長路徑會(huì)得到截然不同的結(jié)構(gòu)。最后我們發(fā)現(xiàn)充分利用DNA的可編程能力，例如:序列的共混以及特定的巰代磷酸化(PS)修飾，都能有效的調(diào)節(jié)最終的納米粒子形狀以及光學(xué)特性。如果PS修飾數(shù)目達(dá)到一定數(shù)量，最終納米粒子的表面等離子體共振吸收