DNA納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、脫氧核糖核酸(DNA)是絕大多數(shù)生物的基本遺傳物質(zhì)。自從Waston和Crick提出雙螺旋結(jié)構(gòu)模型以來(lái),DNA分子的生化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和形態(tài)得到了充分的研究。近年來(lái),隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展和各種功能性納米材料被相繼合成,人們將目光集中到某些納米尺度上具有有序結(jié)構(gòu)和排列的生物分子上,期待以其作為模板合成結(jié)構(gòu)或功能類似于生物模板的系列仿生材料,從而獲得特殊的功能。DNA分子具有熱力學(xué)上的穩(wěn)定性及機(jī)械剛性,通過(guò)組裝可以形成非常規(guī)整的超級(jí)結(jié)構(gòu)(如絲

2、狀、網(wǎng)格狀、納米棒等),因此被認(rèn)為是很好的制備一維、二維納米材料的模板。研究人員將DNA引入到納米技術(shù)中,取得了很多的成果。本論文在前人研究的基礎(chǔ)上,拓寬了DNA模板法制備納米材料的范圍,成功制備了不同形貌的金屬納米材料,同時(shí)對(duì)含有DNA的自組裝膜進(jìn)行了研究。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.光化學(xué)法是制備金、銀納米粒子的一種十分重要的方法,此方法非常便利,條件溫和,無(wú)需除模板,除雜等后處理步驟,有利于環(huán)保。本文首先利

3、用一種非常簡(jiǎn)單的方法制備了金、銀納米顆粒。選擇Tris-EDTA(TE)作為光敏劑,利用紫外光照射HAuCl4或AgNO3與TE的混合溶液,最終制備了類球狀的金、銀納米顆粒。透射電子顯微鏡(TEM)、紫外-可見(jiàn)吸收光譜(UV-vis光譜)、動(dòng)態(tài)激光光散射(DLS)、X-射線光電子能譜(XPS)及X-射線衍射(XRD)分析表明:TE為穩(wěn)定劑及光敏劑,調(diào)節(jié)光照時(shí)間可以控制所得的納米顆粒尺寸。將實(shí)驗(yàn)中制備的納米銀用于殺菌性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)在30分

4、鐘以內(nèi)對(duì)細(xì)菌的殺滅率達(dá)95％以上。此方法因具有簡(jiǎn)單易行及不需另外添加還原劑等特點(diǎn)而具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。然后將紫外光照射法引入到 DNA納米技術(shù)中,通過(guò)紫外光照DNA/TE/AgNO3的混合體系,制備了以DNA為模板的銀納米線。測(cè)試結(jié)果表明:緩沖溶液的主要成分Tris-EDTA作為光敏劑,誘導(dǎo)AgNO3發(fā)生光解,制備了以DNA為模板的銀納米線,且隨著光照時(shí)間的增長(zhǎng),納米線的直徑逐漸增大,銀離子與堿基的物質(zhì)的量之比對(duì)產(chǎn)物的形貌和尺寸都有

5、較大的影響。
　　2.將 DNA模板法與水熱法結(jié)合,在不需外加還原劑的作用下,制備了項(xiàng)鏈狀和片狀兩種形貌的納米銀,其中項(xiàng)鏈狀納米銀是由DNA將許多球形納米銀顆粒串聯(lián)形成的。納米銀的形貌實(shí)現(xiàn)了從納米項(xiàng)鏈到納米線的轉(zhuǎn)變。分別用TEM,UV-vis,XRD,XPS及瓊脂糖凝膠電泳等測(cè)試方法對(duì)不同條件下制備的產(chǎn)物進(jìn)行了表征,結(jié)果表明水熱體系提供的高溫高壓,激活緩沖溶液TE的還原性,同時(shí)使DNA發(fā)生變性或降解實(shí)現(xiàn)了納米銀從項(xiàng)鏈狀到片狀的轉(zhuǎn)變

6、。我們還對(duì)銀納米項(xiàng)鏈到納米片轉(zhuǎn)變的機(jī)理進(jìn)行了探討。此方法為制備不同形貌的納米材料提供了一種新的方法。
　　3.基因療法是指將正常基因植入靶細(xì)胞代替病人細(xì)胞中的發(fā)生病變的基因,幫助靶細(xì)胞恢復(fù)生理機(jī)能的一種醫(yī)療技術(shù)。目前這是治愈很多疾病非常有效的方法。在此過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)就是遺傳物質(zhì)的傳遞與釋放。目前研究人員以人工合成的高分子與DNA制備成自組裝膜,研究DNA的釋放性能。本文采用帶正電的蛋白質(zhì)(以牛血清白蛋白BSA和牛血紅蛋白BHb為

7、例)與DNA成膜,制備了蛋白/DNA多層膜,并對(duì)其DNA釋放性能進(jìn)行了研究。首先通過(guò)控制體系的pH值,使其分別低于BSA、BHb的等電點(diǎn),利用自組裝技術(shù)制備了(BSA/DNA)n,(BHb/DNA)n多層膜。FT-IR,XPS分析表明成功地實(shí)現(xiàn)了(BSA/DNA)n及(BHb/DNA)n的組裝,紫外-可見(jiàn)及熒光光譜則說(shuō)明蛋白及DNA被均勻地組裝到膜中。進(jìn)一步的研究表明,在pH高于所用蛋白等電點(diǎn)的模擬液及模擬胃液中,得到的膜被降解,DNA