项目名称: 新型嵌段寡聚核苷酸-纳米金复合探针上DNA分子识别过程的热力学与动力学研究

项目编号: No.21305151

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 裴昊

作者单位: 中国科学院上海应用物理研究所

项目金额: 25万元

中文摘要: 纳米生物材料研究领域中一个关键问题是如何将生物分子(如DNA、蛋白质等)作为"分子探针"连接到纳米材料表面,并且避免此过程中界面上生物分子活性的损失,形成高效的分子识别界面。本项目基于申请人发展的一种新型嵌段DNA-纳米金偶联体制备方法(JACS,2012,134,11876,JACS亮点文章),构建一系列密度和构型可控的DNA-纳米金偶联体,以此为基础对DNA在纳米界面上分子识别的热力学和动力学等物理化学性质及生物分子活性进行深入的探讨和分析,建立理论模型。和传统的巯基化学修饰方法相比,这种制备DNA-纳米金的方法可以独立调控DNA在纳米金表面上的密度而不影响其构型,因此所制备的DNA-纳米金偶联体非常适合作为模型证实、修正和阐释DNA在纳米界面上分子识别的物理化学性质,用于单因素调节分析。本项目有望为生物纳米体系的构建提供理论基础,为高活性生物分子识别界面的构建及生物传感提供新型材料。

中文关键词: 自组装;界面调控;纳米探针;生物检测;核酸

英文摘要: There have been great interest to combined (bio)polymers and nanoparticles into a superstructure, which the physical properties of inorganic nanomaterials and the chemical flexibility/specificity of polymers can be used for obtaining possible unique functionalities. One of critical challenges in this area is understanding the behavior of biomolecules on nano-interface, which has long been considered difficult due to the instability and the control of conformation and density of biomolecules on surface. In this project, we aim to study the thermodynamic and kinetic of DNA hybridization on nano-interface based on diblock-DNA-AuNPs conjugates, which we developed recently. Conjugates of DNA and gold nanoparticles (AuNPs) typically exploit the strong Au?S chemistry to self-assemble thiolated oligonucleotides at AuNPs. However, it remains challenging to precisely control the orientation and conformation of surface-tethered oligonucleotides and finely tune the hybridization ability. We recently reported a novel strategy for spatially controlled functionalization of AuNPs with designed diblock oligonucleotides that are free of modifications. We have demonstrated that poly adenine (polyA) can serve as an effective anchoring block for preferential binding with the AuNP surface, and the appended recognition block adopts an

英文关键词: Self-assembly;Surface engineering;Nanoprobe;Biosensor;DNA

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