DNA折紙——金納米粒子自組裝復(fù)合結(jié)構(gòu)在小分子檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、“DNA折紙術(shù)”(DNA origami)是一種DNA自組裝新方法，最早由美國(guó)學(xué)者Rothemund在2006年提出。DNA折紙?jiān)诜肿幼越M裝方法和自身屬性上擁有其他方法無法企及的優(yōu)點(diǎn)：可編碼、空間分辨率高、合成反應(yīng)簡(jiǎn)單快速、易在特定位點(diǎn)進(jìn)行化學(xué)修飾、具有精確的空間可尋址性和較高的生物相容性等。目前，DNA折紙被廣泛應(yīng)用于制備納米復(fù)合物、微元件，以及作為模板合成其他材料，也常用于生化傳感器、疾病診斷與治療、納米藥物載體與藥物傳輸?shù)阮I(lǐng)域。近

2、年來，以可尋址性的DNA折紙為模板，通過原子力顯微鏡(AFM)掃描，分辨生物大分子結(jié)合造成的納米尺度高度上的差異，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了大分子如蛋白質(zhì)等的檢測(cè)。然而，由于小分子尺寸太小，其結(jié)合無法提供AFM可分辨的高度差異，因此將DNA折紙結(jié)構(gòu)用于小分子物質(zhì)檢測(cè)的應(yīng)用研究還未見報(bào)道。
　　本研究針對(duì)以上問題，探究了納米金(AuNPs)與 DNA折紙組裝過程中，不同因素對(duì)組裝效率的影響。并在此基礎(chǔ)上，引入核酸適配體(Aptamer)用于實(shí)現(xiàn)小分

3、子物質(zhì)——黃曲霉毒素B1(AFB1)在DNA折紙模板上的檢測(cè)。
　　本論文的主要工作如下：
　　1.寡核苷酸長(zhǎng)度及探針個(gè)數(shù)對(duì)納米金和三角形 DNA折紙組裝效率的影響
　　在此工作中，首先，我們通過調(diào)整腳手架鏈(scaffold)與訂書釘鏈(staples)的相對(duì)濃度、改變AFM樣品制備方法、簡(jiǎn)化AFM檢測(cè)等過程，對(duì)三角形DNA折紙的構(gòu)建和AFM掃樣過程進(jìn)行了條件優(yōu)化。接著，我們分別探究了寡核苷酸探針長(zhǎng)度、AuNPs表面

4、修飾寡核苷酸長(zhǎng)度，以及探針個(gè)數(shù)不同，對(duì)二者組裝效率的影響。寡核苷酸長(zhǎng)度設(shè)置為梯度增長(zhǎng)的堿基長(zhǎng)度：20-mer、40-mer、60-mer，探針個(gè)數(shù)依次為1、2、3。結(jié)果表明：20-mer堿基長(zhǎng)度的寡核苷酸修飾的AuNPs組裝在DNA折紙上得到的復(fù)合物單分散性最好；3個(gè)探針能更有效的捕獲目標(biāo)物質(zhì)；雖捕獲探針的長(zhǎng)度對(duì)捕獲效率的影響可忽略不計(jì)，但出于經(jīng)濟(jì)成本考慮，建議使用20-mer長(zhǎng)度的探針。本研究為基于DNA折紙模板的手性等離子體納米結(jié)構(gòu)

5、的高效組裝方法提供了有效的信息。
　　2.利用連有核酸適配體探針的DNA折紙傳感器檢測(cè)黃曲霉毒素 B1
　　我們構(gòu)建的納米生物傳感器結(jié)合了DNA折紙、AuNPs、aptamer、AFB1，充分利用了DNA折紙的精確空間位置排布的特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小分子物質(zhì)的檢測(cè)。在本工作中，DNA折紙上連有的檢測(cè)探針為可特異性識(shí)別AFB1的aptamer，當(dāng)檢測(cè)體系中出現(xiàn)AFB1時(shí)，它能被aptamer特異性識(shí)別；由于 AFB1的占據(jù)，探針將不

6、能捕獲隨后加入的用互補(bǔ)序列 DNA（依據(jù)Watson-Crick法則）修飾的AuNPs。同時(shí)，我們探究了傳感器對(duì)不同AFB1濃度的檢測(cè)。通過AFM和瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)一步分析測(cè)定，本裝置允許體系中被測(cè)物濃度低至0.8 ng/mL。
　　綜上所述，本研究對(duì)DNA折紙結(jié)構(gòu)AFM樣品的制備方法進(jìn)行了有價(jià)值的改進(jìn)；對(duì)基于DNA折紙模板的表面等離子體手性納米結(jié)構(gòu)的高效率組裝方法做了更進(jìn)一步的完善。在此基礎(chǔ)上，我們構(gòu)建的DNA折紙生物傳感器，實(shí)