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,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,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)定性及機械剛性,通過組裝可以形成非常規(guī)整的超級結(jié)構(gòu)(如絲

2、狀、網(wǎng)格狀、納米棒等),因此被認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,同時對含有DNA的自組裝膜進行了研究。
　　本論文主要研究內(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-可見吸收光譜(UV-vis光譜)、動態(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)光照時間可以控制所得的納米顆粒尺寸。將實驗中制備的納米銀用于殺菌性能測試,發(fā)現(xiàn)在30分

4、鐘以內(nèi)對細菌的殺滅率達95％以上。此方法因具有簡單易行及不需另外添加還原劑等特點而具有很好的工業(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,且隨著光照時間的增長,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,制備了項鏈狀和片狀兩種形貌的納米銀,其中項鏈狀納米銀是由DNA將許多球形納米銀顆粒串聯(lián)形成的。納米銀的形貌實現(xiàn)了從納米項鏈到納米線的轉(zhuǎn)變。分別用TEM,UV-vis,XRD,XPS及瓊脂糖凝膠電泳等測試方法對不同條件下制備的產(chǎn)物進行了表征,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,同時使DNA發(fā)生變性或降解實現(xiàn)了納米銀從項鏈狀到片狀的轉(zhuǎn)變

6、。我們還對銀納米項鏈到納米片轉(zhuǎn)變的機理進行了探討。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?；蛑踩氚屑毎娌∪思毎械陌l(fā)生病變的基因,幫助靶細胞恢復(fù)生理機能的一種醫(yī)療技術(shù)。目前這是治愈很多疾病非常有效的方法。在此過程中的一個難點就是遺傳物質(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,并對其DNA釋放性能進行了研究。首先通過控制體系的pH值,使其分別低于BSA、BHb的等電點,利用自組裝技術(shù)制備了(BSA/DNA)n,(BHb/DNA)n多層膜。FT-IR,XPS分析表明成功地實現(xiàn)了(BSA/DNA)n及(BHb/DNA)n的組裝,紫外-可見及熒光光譜則說明蛋白及DNA被均勻地組裝到膜中。進一步的研究表明,在pH高于所用蛋白等電點的模擬液及模擬胃液中,得到的膜被降解,DNA