【摘 要】
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DNA是一种携带遗传信息的生物大分子，也是一种具有超强组装能力的纳米基元。二十世纪八十年代，Nadrian C Seeman教授率先提出采用DNA分子作为组装基元构筑高级有序结构，发展了DN
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DNA是一种携带遗传信息的生物大分子，也是一种具有超强组装能力的纳米基元。二十世纪八十年代，Nadrian C Seeman教授率先提出采用DNA分子作为组装基元构筑高级有序结构，发展了DNA纳米技术这一重要新兴领域。迄今为止已经发展了多种组装策略，主要包括DNA模块自组装(tile-base assembly)、DNA折纸术(DNA Origam(1))和单链瓦片自组装(single-strand tile)。DNA纳米自组装的发展不仅大大丰富了微纳米结构的多样性与复杂性，在分析检测、生物医学等应用领域也展现出了巨大的应用潜力。本论文主要围绕DNA自组装开展了以下两方面研究: 1.发展基于乙二胺的“无金属离子”缓冲体系，应用于DNA自组装。DNA自组装采用缓冲溶液大多为TAE/Mg2+，即需要金属阳离子（如:Mg2+）以屏蔽来自负电荷磷酸骨架的DNA链间静电斥力。但是，在某些应用中，镁离子或者其他金属阳离子的存在可能会带来不利影响，比如:增大金属离子依赖酶对DNA自组装纳米结构的影响。为了拓展DNA自组装的应用，本章节基于乙二胺分子开发出一种新的“无金属离子”缓冲体系用于DNA自组装，具体如下:(1)在乙二胺缓冲体系中，分别基于DNA双交叉模块和三臂模块成功组装得到二维纳米阵列和三维纳米笼—DNA四面体，表明这一新的缓冲体系适用于DNA自组装;(2)研究DNA自组装结构在新缓冲体系中的生物稳定性。研究表明:在新缓冲体系中，由于缺失镁离子，DNase I对DNA自组装结构的酶降解减弱;(3)基于新缓冲体系发展通用型pH调控手段。乙二胺分子具有pH响应性质，因此，基于乙二胺，可以实现DNA四面体组装与解组装的动态可逆调控。这种不依赖于DNA序列的pH响应调控，为DNA动态体系的开发提供了新的手段与思路。 2.开发平行交叉四臂DNA模块，并组装得到DNA一维纳米管状结构。DNA自组装模块通常采用反平行交叉结形式，为了增加设计手段以及丰富DNA自组装结构多样性，本章节基于平行交叉结形式设计出一种新型四臂DNA自组装模块，并成功组装得到一维纳米管状结构。进一步探索了模块刚性、相对翻转角度等对自组装的影响。
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