【摘 要】
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DNA折纸结构是一种以DNA为构建材料的新型纳米结构,被广泛用于生物、化学、物理、材料、传感、诊断、计算等多种领域的研究,具有很大的发展潜力。目前DNA折纸结构虽然依靠DNA自组装已经可以得到很多种类的图形,但其内在组装机制并没有得到完全的了解,三维动态折纸结构的构建方法尚存在可优化的空间,而解决上述问题有助于推动折纸结构应用性的研究,因此构建新型折纸结构并了解结构理化性质十分有必要。本课题以DN
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DNA折纸结构是一种以DNA为构建材料的新型纳米结构,被广泛用于生物、化学、物理、材料、传感、诊断、计算等多种领域的研究,具有很大的发展潜力。目前DNA折纸结构虽然依靠DNA自组装已经可以得到很多种类的图形,但其内在组装机制并没有得到完全的了解,三维动态折纸结构的构建方法尚存在可优化的空间,而解决上述问题有助于推动折纸结构应用性的研究,因此构建新型折纸结构并了解结构理化性质十分有必要。本课题以DNA作为实验材料,利用PCR退火技术完成DNA折纸结构自组装,通过原子力显微镜成像技术表征折纸结构形貌,并从热力学、结构拼接和折纸排布纳米粒子三方面探究了折纸结构的基本性质。主要研究结果如下:（1）新型隔断式三维折纸结构的构建。我们利用一条M13mp18噬菌体环状DNA和168条42 bp的订书钉链通过一步退火成功构建了一个隔断式的六螺旋束三维纳米管结构。该结构包括线形和环形两种形态,两种形态之间可以发生动态的构象转换。（2）线形纳米管的热力学研究。通过观测折纸结构在不同温度下的折叠情况发现纳米管折纸结构组装过程中不同区域的订书钉链组装温度不同,但在退火至50℃时就可以完成结构整体组装;二次低温退火组装实验发现,隔断式线形三维纳米管可以完成长66 nm的单个模块的重构。（3）线形纳米管拼接实验。利用粘性末端互补和结构形状的不完全契合,通过二次组装退火成功得到折纸二聚体。（4）环形纳米管排布生物素-链霉亲和素实验。我们选取了6条订书钉链作为复合纳米粒子的位点,通过在延长的订书钉链末端修饰生物素捕捉链霉亲和素,成功得到折纸结构和生物素-链霉亲和素的复合结构。本研究成功构建了一个新型的动态的隔断式纳米管折纸结构,该结构构建方法简单可行,节约实验成本,丰富了折纸结构形态多样性;通过对结构热力学性质的研究,了解了折纸结构的自组装机制,为适用低温材料与折纸结构的复合组装奠定基础;折纸二聚体则提供了更大得折纸可寻址空间;折纸复合生物素-链霉亲和素实验则为这一结构的功能性应用研究提供了实验基础,有助于开展折纸在生物医药方面的研究。
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