發(fā)布時間：2020-10-24 00:17

　　 DNA與多肽作為天然高分子聚合物,近些年來成為自組裝及納米技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。然而,目前自組裝領(lǐng)域大多只采用DNA或多肽等單一類型的構(gòu)建模塊進行自組裝,這限制了納米材料結(jié)構(gòu)和功能的多樣性。盡管納米技術(shù)已經(jīng)取得巨大研究進展,但是其組裝形式卻遠遠不及大自然中存在的一個單細胞內(nèi)的生命活動復(fù)雜。自然界以簡單的結(jié)構(gòu),精巧的設(shè)計,展現(xiàn)著生物的多樣性。顯然,自然界存在的自發(fā)功能自組裝實例是體外自組裝設(shè)計最好的模板。受核酸與蛋白組裝成核蛋白、病毒、核小體等天然存在的自組裝實例的啟發(fā),本論文中利用DNA-多肽共聚序列自組裝得到了一系列不同形貌的復(fù)合納米材料。DNA-多肽納米復(fù)合體系的可控構(gòu)筑,不僅將實現(xiàn)生物學(xué)上兩種基本組裝模式的有效結(jié)合,以提供愈加復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)模板,還有助于體內(nèi)生物大分子相互作用的深入理解,對仿生器件制造和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有一定意義。論文主要研究結(jié)果如下:1.DNA-類膠原多肽(DNA-CLP)共聚序列在不同條件下組裝成不同形貌的納米結(jié)構(gòu)。(1)通過Cu~+催化的疊氮-炔基環(huán)加成(CuAAC)點擊化學(xué)(click chemistry)合成DNA-CLP共聚序列。該反應(yīng)利用三(3-羥基丙基三唑基甲基)胺(THPTA)作為Cu~+配體在中性pH的PB緩沖液中高效進行,目標產(chǎn)物由15%尿素變性的聚丙烯酰氨凝膠電泳(PAGE)分離純化。(2)兩組分已形成三聚體的DNA-CLP共聚物在4°C自組裝,形成直徑約為25 nm的納米粒子。并且,該納米粒子自組裝與共聚物濃度密切相關(guān)。(3)兩組分DNA-CLP共聚物退火后自組裝形成了長度達數(shù)微米的納米線,該納米線寬度約為22 nm,高度約為9 nm。透射電子顯微鏡(TEM)表征顯示,該納米線的形成受組裝時間的影響。2.含有DNA-TTR14共聚序列的DNA納米管與淀粉樣多肽TTR14共組裝,形成復(fù)合納米材料。(1)基于小環(huán)DNA,設(shè)計了不同組裝策略的DNA納米管。原子力顯微鏡(AFM)表征結(jié)果顯示DNA納米管組裝效率高,尺寸均一,分散均勻,實際測得直徑與設(shè)計的理論值一致。(2)利用Fmoc固相合成法合成淀粉樣多肽TTR14,該肽可組裝成寬度15 nm,高度4 nm的淀粉樣纖維。組裝結(jié)果表明,對淀粉樣肽TTR105-115序列兩端修飾,不影響其組裝成淀粉樣纖維的能力。(3)同樣利用click反應(yīng)合成DNA-TTR14共聚物,含有該共聚物的DNA納米管與淀粉樣肽TTR14共組裝,形成了同時包含DNA納米管與淀粉樣纖維的雜合納米材料。
【學(xué)位單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ317;O641.3
【部分圖文】：

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文雙鏈 DNA 具有持久剛性的長度約為 50 nm，而單鏈 DNA 具有了設(shè)計上的柔韌性。這種剛性與柔韌性相結(jié)合的結(jié)構(gòu)特征使其納米材料的構(gòu)建上有著得天獨厚的優(yōu)異性能。另一方面，不論修飾的 DNA，都可以在實驗室中經(jīng)自動化的 DNA 合成儀快速類型的納米結(jié)構(gòu)構(gòu)建途徑：“自上而下”構(gòu)建系統(tǒng)是對少量原子操作的一種模式，而在“自下而上”結(jié)構(gòu)中，許多分子根據(jù)分驟自組裝。作為一種基于化學(xué)的裝配系統(tǒng)，DNA 已成為自下者。

著不斷地深入研究，開始出現(xiàn)更多更加快速方便的設(shè)計方法，從而加快米技術(shù)的進步。2006 年 Rothemund 的論文引發(fā)了結(jié)構(gòu) DNA 納米技術(shù)的時開啟了 DNA 折紙結(jié)構(gòu)的時代[10]。Rothemund 的折紙方法是借助一組 寡核苷酸鏈將約 7 千個堿基的單鏈支架 DNA 固定在適當?shù)奈恢�，將支所需尺寸（大約 100nm）的二維結(jié)構(gòu)。Rothemund 利用來自 M13mp18 噬狀基因組 DNA 作為支架，設(shè)計和構(gòu)建了星形，笑臉、以及三角形等二維結(jié)）。從此，M13mp18 DNA 鏈因具有良好的折疊性能而一直是 DNA 折紙中鏈。目前，越來越多的研究小組正在利用 DNA 分子的序列特異性和優(yōu)異設(shè)計并制造了許多具有多種功能的 DNA 裝置，如鑷子，齒輪，起重機等 DNA 納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為動態(tài)納米結(jié)構(gòu)[11]。DNA 行走裝置是 DNA 納米結(jié)構(gòu)態(tài)裝置。它們具有強大的能力，可以驅(qū)動設(shè)計的模塊在預(yù)設(shè)的軌道上行走圖 1-2 基于固定連接點、粘性末端和 DNA 瓦片的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計Fig. 1-2 Nanostructures design based on junctions, sticky ends and DNA tiles：最早使用四條單鏈 DNA 構(gòu)建具有固定分支網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的實例[5]；(b)：第一個被構(gòu)建(c)：DNA 瓦片組建大型二維 DNA 陣列[7]；(d)：DNA 三重瓦片結(jié)構(gòu)構(gòu)建的 DNA 納

設(shè)計和構(gòu)建了星形，笑臉、以及三角形等二維結(jié)構(gòu)（圖1-3 (a)）。從此，M13mp18 DNA 鏈因具有良好的折疊性能而一直是 DNA 折紙中最常用的支架鏈。目前，越來越多的研究小組正在利用 DNA 分子的序列特異性和優(yōu)異的可編程性，設(shè)計并制造了許多具有多種功能的 DNA 裝置，如鑷子，齒輪，起重機等，成功將靜態(tài) DNA 納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為動態(tài)納米結(jié)構(gòu)[11]。DNA 行走裝置是 DNA 納米結(jié)構(gòu)中最復(fù)雜的動態(tài)裝置。它們具有強大的能力，可以驅(qū)動設(shè)計的模塊在預(yù)設(shè)的軌道上行走，行走過程通常需要通過鏈雜交[12-14]、酶促反應(yīng)和環(huán)境刺激的組合來實現(xiàn)，通常是通過將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能來達到行走的目的。圖 1-3 (b)中是由 Exo III 驅(qū)動在 SNA 表面上移動的DNA 行走裝置的示意圖。目前，越來越多的研究小組正在利用核酸的可編程自組裝特性來創(chuàng)造合理設(shè)計的納米形狀和納米機器，用于許多不同的用途。圖 1-2 基于固定連接點、粘性末端和 DNA 瓦片的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計Fig. 1-2 Nanostructures design based on junctions
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本文編號：2853744