DNA纳米结构引导的具有光/电特性的纳米结构构建
DNA纳米技术的快速发展赋予了DNA这种传统的生命体遗传物质全新的应用价值。特别是DNA小结构技术和DNA折纸技术的出现,人们借助计算机的辅助设计,可以组装出任意形状的一维、二维或者三维的DNA纳米结构。DNA自组装技术可以实现形状在纳米尺度上的精确控制并且具有良好的生物相容性和卓越的可寻址性。这些优异的特性,使得DNA纳米结构在诸多领域获得了大量的应用。例如:以DNA纳米结构为模板引导金属纳米颗粒共组装在光学、生物检测、光热治疗等领域取得了重要进展;DNA纳米结构作为抗癌药物的载体,提升了载药量和靶向位点的同时实现了抗癌药物的可控释放;DNA纳米结构作为模板通过序列设计或者修饰特殊基团实现了物质的可控合成,在生物矿化、微量元素检测、电学等领域具有重要应用。本论文的研究内容分别从以下两个方面展开:一、以DNA折纸为模板引导金属纳米颗粒共组装探究光与物质的相互作用;二、以DNA小结构为模板引导导电聚苯胺（Polyaniline,PANI）的可控合成并研究其导电性能。具体研究内容如下:第一个课题中,以矩形DNA折纸为模板引导金纳米棒组装成手性纳米结构。为了增强手性结构耦合能力并调节手性等离子激元紫外吸收光谱和圆二色谱信号的波长,在手性等离子激元结构的外表面包裹厚度可控的银纳米层。最后通过静电吸附相互作用,在包裹银层的手性等离子激元表面吸附5,6-二氯-2-[[5,6-二氯-1-乙基-3-（4-磺酸基丁基）苯并咪唑-2-亚基]]丙烯基]-1-乙基-3-（4-磺酸基丁基）苯并咪唑内盐钠盐（TDBC）荧光染料,研究手性等离子激元与TDBC荧光分子间的强相互作用。研究过程中,在金棒手性结构表面包裹银纳米层,通过控制银纳米层的厚度实现了手性结构在紫外吸收光谱、圆二色谱上波长的精确可控。在银纳米层外表面吸附TDBC荧光分子后,手性等离子激元与外表面的荧光分子发生强相互作用,手性等离子激元的紫外吸收光谱和圆二色谱信号在TDBC荧光分子最大吸收波长处产生劈裂现象。第二个课题中,组装了不同长度和宽度并且具有不同个数G-四联体催化位点的DNA小结构模板。通过控制苯胺聚合反应的条件,获得厚度均匀可控,长度大于200nm的DNA-PANI复合导电材料。在成功合成DNA-PANI纳米线的基础上探究复合导电材料的导电性能。实验中成功设计并组装了四种不同的DNA小结构模板,并使用增加粘性末端碱基数、紫外光辐照交联的方法增加DNA小结构模板的稳定性。通过控制变量法探索合成导电PANI的最佳实验条件,最终获得了符合电学性能测试实验条件的DNA-PANI复合导电材料,并在该复合导电材料上第一次测到了较高的电流信号。
- 作者：
- 朱劲劲
- 学位授予单位：
- 安徽师范大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2020年
- 导师姓名：
- 宇海银；丁宝全；李娜
- 中图分类号：
- TB383.1
- 关键词：
- DNA纳米技术；手性结构；光与物质相互作用；导电聚苯胺
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