基于三种单链DNA tiles的可控纳米带自组装

摘要

DNA纳米技术是一门涉及到物理学、生物学、数学、计算机科学等领域的交叉学科，在医药、能源、材料等领域都有非常广泛的应用。纳米材料的制备一直是本世纪主要研究方向之一。传统的纳米材料制备方法是自顶向下的，多年的发展已经达到它的极限，无法满足更严苛的要求。与此同时，DNA纳米技术由于其特有的性质，给纳米材料的制备提供了更灵活的方法。
　　DNA作为天然的大分子，具有纳米尺度，并且具有较高的操控性。在本文中，我们设计出仅仅需要三种DNA tiles便可以自组装形成纳米管和纳米带的方法。每种DNA tile包含四个区域，相同区域的碱基互补配对，从而相互勾连，形成纳米管。并设计出操控链和打包链用于控制纳米管形成纳米带，纳米带的长度由操控链和单链所决定，纳米带的宽度受打包链浓度的控制，因此设计的纳米带是可控的。最后通过原子力显微镜观察确定了纳米管以及纳米带的存在。
　　我们的设计与国际上相关研究相比，使用的单链条数大为减少，降低了自组装的成本。单链的长度均控制在60bp以内，使得DNA链的订购成本大为降低。实验步骤简洁，提供了一种通用的可控长纳米带的自组装方法。我们提出的方法简单具有很强的实用性。可以作为连接宏观设备和微观技术的桥梁，为纳米应用提供低廉而通用的方法。

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1 绪论

1.1 DNA纳米技术简介

1.2 DNA自组装起源与发展

1.3 DNA纳米技术的应用

2 实验技术

2.1 DNA实验操作

2.2 DNA反应环境的控制

3 实验的设计

3.1 三种单链的设计

3.2 操控链的设计

3.3 打包链的设计

3.4 DNA序列的设计

4 实验过程及结果分析

4.1 纳米管实验过程及结果

4.2 纳米带实验过程及结果分析

4.3 结果分析

5 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间完成的文章

附录2 参与项目

附录3 攻读硕士学位期间公开发明的专利