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本论文主要研究了生物大分子在纳米结构自组装中的应用，利用生物分子自组装及其空间限域效应，通过化学生物学方法形成新的纳米材料和纳米结构；此外利用单分子力谱仪对组装的DNA分子马达力学性质进行初步探索。可分为两个部分：
在第一部分中，作者利用黄瓜花叶病毒(CMV)的衣壳蛋白与异体DNA体外自组装，形成直径较均一的纳米管状结构。我们首次将CMV病毒衣壳蛋白(CP)与不同长度DNA体外组装，在透射电镜下观察到长度可达数微米，直径约20nm的生物纳米管，并利用圆二色谱及荧光显微镜探知管状结构的形成。为进一步探讨其潜在的生物学应用，将SARS病毒相关基因序列与CMV衣壳蛋白体外共组装，同样可形成类似的管状结构。该纳米结构为蛋白质表面修饰与基因药物治疗结合提供一个新的思路。此外，作者利用DNA分子自组装成分枝状的结构，并将之进一步用于指导黄瓜花叶病毒(CMV)衣壳蛋白(CP)的体外组装，形成分枝状DNA指导的核酸-蛋白质凝胶，并分别用扫描电镜、激光共聚焦显微镜和原子力显微镜观测凝胶形貌。该凝胶可望作为核酸等类药物载体，应用于该类药物的控制释放体系。
在第二部分中，作者通过滚环复制等方法将i-motif核酸纳米马达串联成为含有多个马达单元的长链分子。这些特殊的高分子将具有质子推动的核酸马达相同的特性，在酸碱的驱动下产生机械运动，其开合恰似肌纤维的张弛。在此基础上，初步探索应用单分子力谱仪对这个高分子链的拉伸及单个键受力的测量，为进一步了解这个质子推动的人工肌肉系统在不同负荷下的工作状态、力的输出敏感度和做功能力提供实验依据。