金属有机框架(MOFs)的DNA功能化及生物应用研究

摘要

金属有机框架(MOFs)表面的功能化在材料应用过程中占据着很重要的作用，本文提出了一种简单有效的DNA表面修饰以锆为金属的纳米级MOFs(NMOFs)PCN-224的策略，通过赋予材料特定的生物分子识别功能，从而扩展材料在纳米技术和生物技术领域的应用潜力。
　　PCN-224NMOFs是一种以Zr6团簇为金属节点、卟啉为有机配体通过配位作用而组装形成的Zr6MOFs，具有良好的化学稳定性、生物相容性以及光学性质，所以我们选择它来实现DNA的表面功能化修饰。经实验结果表明，通过NMOFs表面的配位化学可以有效地将功能性DNA固定在NMOFs的表面，形成DNA-NMOFs模型。通过荧光定量可计算出1mg NMOFs连接9.7nmol DNA(A30)。进而，我们选取具有靶向识别功能的适配体AS1411和具有免疫调节功能的寡核苷酸序列CpG对DNA功能化的MOFs(分别为Apt-NMOFs和CpG-NMOFs)进行了生物应用方面的调节。结果表明，Apt-NMOFs较NMOFs具有显著提高的细胞摄取，表明这种功能化并未影响适配体的靶向识别功能;而CpG-NMOFs则将CpG改造成了“球形核酸”，这种复合材料较裸CpG在细胞及活体水平展现了更强的免疫刺激效应，同时在活体水平并无显著的系统毒性。综上，这些实验结果表明了通过这个策略可以将不同的功能性DNA修饰到MOFs的表面，实现MOFs的表面功能化，从而将这种材料的使用扩展到生物传感、生物成像和纳米医学等多种应用领域。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 金属有机框架的简介

1．1．1 金属有机框架的发展

1．1．2 金属有机框架的结构

1．1．3 金属有机框架的应用

1．2 基于纳米材料的表面核酸修饰的研究

1．2．1 金纳米粒子

1．2．2 量子点

1．2．3 二氧化硅纳米粒子

1．2．4 上转换纳米粒子

1．2．5 纳米金属有机框架

1．3 金属有机框架-生物复合材料的研究进展

1．3．1 偶联作用

1．3．2 渗透作用

1．3．3 包裹作用

1．4 课题研究背景及内容

1．4．1 课题研究背景

1．4．2 课题研究内容

1．4．3 课题研究意义

第二章 纳米金属有机框架(NMOFs)的合成、修饰及表征

2．1 引言

2．2 实验试剂及仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验器材

2．2．3 寡核苷酸序列

2．3 实验方法

2．3．1 NMOFs的制备及DNA修饰

2．3．2 NMOFs与AuNPs的组装

2．3．3 A30-NMOFs的DNA定量

2．3．4 PCN-224 NMOFs及A30-NMOFs的表征方法

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 NMOFs的合成、修饰及修饰验证

2．4．2 A30-NMOFs的DNA定量

2．4．3 PCN-224 NMOFs及A30-NMOFs的表征分析

2．4．4 UiO-66 NMOFs的DNA修饰实例

2．5 本章小结

第三章 适配体修饰NMOFs(Apt-NMOFs)的应用研究

3．1 引言

3．2 实验试剂及仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验器材

3．2．3 寡核苷酸序列

3．3 实验方法

3．3．2 细胞培养

3．3．3 激光共聚焦显微成像实验

3．3．4 流式细胞术实验

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 Apt-NMOFs的细胞摄取研究

3．4．2 DNA中GC含量对Apt-NMOFs的细胞摄取影响分析

3．5 本章小结

第四章 免疫功能核酸修饰NMOFs(CpG-NMOFs)的应用研究

4．1 引言

4．2 实验试剂及仪器

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验器材

4．2．3 寡核苷酸序列

4．3 实验方法

4．3．1 CpG-NMOFs的合成

4．3．2 CpG-NMOFs的CpG定量

4．3．3 细胞培养

4．3．4 激光共聚焦显微成像实验

4．3．5 流式细胞术实验

4．3．6 体外酶联免疫分析实验

4．3．7 体内血清免疫活性实验

4．3．8 体内安全性评估实验

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 CpG-NMOFs的CpG定量分析

4．4．2 CpG-NMOFs的细胞摄取成像分析

4．4．3 CpG-NMOFs的体外免疫活性检测分析

4．4．4 CpG-NMOFs的体内血清免疫活性检测分析

4．4．5 CpG-NMOFs的体内安全性评估分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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