基于DNA自组装的表面等离激元诱导手性和结构手性研究

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DNA分子是由两条反向互补的脱氧核苷酸链通过四种碱基间的互补配对来编码或储存生物主要遗传信息的一种生物大分子,同时,由于其序列可编程性和固有的手性特征,一直以来是手性自组装领域的常用材料之一。构筑以DNA分子为介导的微观手性体系在不对称催化,单分子水平检测限的手性传感器,等离子体光电子器件等先进领域有着广泛的应用前景,此外,对这种微观手性体系所表现出的光学性质机理的基础研究也会帮助我们深入理解纳米尺度下光与物质的相互作用。本论文构筑了几种以DNA材料为主的自组装杂化体系,从诱导手性和结构手性两个角度分别探讨了微观尺度下手性的表达,以此深入我们对手性这一基本性质的理解,为未来的实际应用奠定了基础。本论文的主要工作阐述如下:(1)以高产率合成了几种胶体金颗粒,并将带有特定序列的巯基化DNA修饰在它们表面,利用琼脂糖凝胶电泳法进行纯化并回收。随后分别在这几种胶体金溶液中添加K21染料,以此来构建几种不同的有机-无机杂化体系并通过圆二色光谱仪测量它们的光学活性,由于胶体金的表面等离激元与K21染料分子激子近距离耦合,这种新型的杂化体系会在胶体金等离激元共振波长处产生出新的诱导CD信号。通过比较,我们发现胶体金颗粒的尺寸和形状以及溶液中K21染料的浓度是影响这种有机-无机杂化体系诱导手性的两个重要因素。(2)基于DNA自组装技术,设计并组装了具有不同几何形状的DNA棒状折纸和DNA空腔状折纸,利用分层组装的策略,以这两种DNA折纸作为组装基元,通过连接它们的粘性末端进一步组装出尺度在一百纳米以上的三种DNA折纸二级结构。再次将其中的两种DNA折纸二级结构作为组装基元,通过添加一组带有特定序列的DNA连接链,将相同的DNA折纸二级结构相互连接并在一维方向上延申,最终成功组装出几百纳米级尺寸的两种DNA折纸三级结构平台。此外,还成功将胶体金组装排列在DNA折纸的特定位置处,构筑出具有明显结构手性的螺旋超结构。
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