DNA纳米结构组装及其生物应用

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脂质体大小是决定药物传递过程中脂质体半衰期的重要参数,包封药物的用量也和脂质体的大小和双层数有关。人工合成的脂质双分子膜对于研究膜结构和动力学非常有价值,而在研究囊泡运输和载药应用方面,需要能够控制尺寸大小的人工合成的囊泡。目前人工合成脂质体的方法有很多,但是对于形成具有纳米级精度尺寸的脂质体,传统的脂质体制备方法还很难实现。以DNA为基础的自下而上的自组装技术构建的DNA纳来结构具备可寻址性,可编程性和纳米级分辨率等优势,为纳米级调控脂质体的自组装提供了可能性。DNA纳采结构具有多种形状,可控尺寸,刚性结构等特点,成为组装生物大分子的优良模板。同时,由于金纳米颗粒(AuNP)本身独特的光学性质,利用DNA纳米结构和AuNP能够组装出的良好有序的不同维度的等离子体结构,能够表现出独特的紫外吸收光谱特征以及良好的表面拉曼增强散射效果,因此在纳米电子学,纳米光子学和生物传感等方面也都引起了广泛关注。如何利用不同的DNA纳米结构调控纳米颗粒及脂质体的自组装成为我们本文需要解决的重要问题。本文的主要内容是基于不同DNA纳米结构的AuNP的组装和脂质体的自组装。研究内容分为以下三个方面:1.我们利用5条DNA链形成的DNAile和修饰好的AuNP溶液通过一步法的方法自组装形成不同尺寸的微米级的ID AuNPs线和2D AuNPs晶格结构,当4-MBA拉曼分子通过共价作用吸附在不同结构的AuNP表面时,拉曼信号明显增强。2.我们通过比较两种反向双螺旋设计的DNA纳米结构的计算机模拟图及AFM表征,证明通过改变DNA双螺旋的设计能够影响DNA纳米结构的构型,呈现出线型和环型两种形状,并且通过对后者修饰捕获链,与巯基修饰的AuNP进行杂交,能够形成金纳米颗粒环,进步证实了DNA纳米结构的环化。3.我们利用caDNAno软件,设计出种直径约为60 nm的DNA纳米环,在环内通过DNA链杂交形成磷脂成核点,通过透析在DNA纳米环内部自组装形成直径约为60nm左右的脂质体,成功地以DNA纳米环为模板自组装形成了固定尺寸的朋质体,为更高级的膜控制系统的生物技术比如通过生物膜屏障进行的靶向药物运输等提供了新的机遇。
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