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《中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)》 2016年
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DNA纳米结构及其仿生矿化的生物学效应

刘卓  
【摘要】:纳米材料被广泛应用于生物、医药、材料等领域的研究和开发。随着纳米技术的发展,这些领域有了长足的发展。作为构建严密、精巧的多样模板,DNA纳米结构也引起了人们持续的关注。到目前为止,DNA纳米结构的构建已经形成了完整的体系,我们几乎能够得到所有想要的结构。除了继续构建更高级复杂的结构之外,DNA纳米结构还可以用作核酸药物的载体。为了了解结构的载药应用潜力,本文开展了DNA纳米结构的生物学效应研究。具体研究结构如下:(1)不同细胞摄取DNA六螺旋纳米结构的研究。组装了一种内腔径2-3 nm、长为20 nm的管状结构——DNA六螺旋。首先研究了该结构的合成效果,发现经过简单的退火处理后目标结构的产率就能达到85%,便于后续处理。血清稳定性的探究则表明这一结构能够作用于细胞并且适于长时间的作用。在此基础上研究了RAW264.7细胞、Hela细胞和MCF-7细胞对这种结构的摄取效率,DNA六螺旋的高摄取率进一步保证了该结构用作药物载体的可能性。该部分工作完善了纳米结构的范畴,同时也为接下来核酸载体的应用奠定了坚实的基础。(2)DNA四面体的矿化及生物效应的研究。CpG是一段以CG二核苷为核心的非甲基化DNA序列,与内体膜上的TLR9(toll-like受体)结合后会激发免疫反应、提高免疫效应,是一种免疫激活因子。CpG被四面体载体成功运送到细胞内,相对于CpG本身,四面体促进了细胞的摄取。但由于细胞和四面体表面都带有负电荷,因此我们相信摄取结果并不是最理想的。某些辅助试剂如阳离子聚合物可以屏蔽表面电荷。我们在四面体单链上修饰CpG,用这些链合成目标结构。为了提高细胞摄取效率,我们用磷酸钙对四面体进行矿化,得到了可在酶处理下稳定存在一段时间的结构。对矿化前后的颗粒进行形态和尺寸的变化的考察,发现了明显的差异。又研究了细胞摄取、细胞毒性以及免疫刺激等生物性能的变化。
【关键词】:DNA纳米结构 六螺旋 四面体 矿化
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:Q52;TB383.1
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-10
  • 第一章 绪论10-26
  • 1.1 DNA核酸分子的连接及高级结构的构建10-13
  • 1.1.1 二维结构的构建10-11
  • 1.1.2 三维结构的构建11-12
  • 1.1.3 总结12-13
  • 1.2 核酸药物分子研究13-14
  • 1.2.1 CpG寡核苷酸13
  • 1.2.2 siRNA13-14
  • 1.3 药物载体的发展历程14-17
  • 1.4 仿生矿化及载体应用17-18
  • 1.5 本课题的提出18-19
  • 参考文献19-26
  • 第二章 不同细胞对DNA六螺旋纳米结构的摄取研究26-40
  • 2.1 引言26-27
  • 2.2 实验部分27-29
  • 2.2.1 试剂与仪器27-28
  • 2.2.2 实验方法28-29
  • 2.3 实验结果29-34
  • 2.3.1 DNA六螺旋结构的合成效率表征29-30
  • 2.3.2 六螺旋结构在细胞培养基中的稳定性30-31
  • 2.3.3 RAW264.7 细胞对纳米结构六螺旋的摄取31-33
  • 2.3.4 MCF-7 和Hela细胞对六螺旋的摄取研究33-34
  • 2.4 本章小结34-36
  • 参考文献36-40
  • 第三章 DNA四面体的矿化及生物效应的研究40-58
  • 3.1 引言40-41
  • 3.2 实验部分41-45
  • 3.2.1 材料和仪器41-43
  • 3.2.2 实验方法43-45
  • 3.3 实验结果45-52
  • 3.3.1 寡核苷酸序列的选择45-46
  • 3.3.2 矿化结果的表征46-47
  • 3.3.3 酶处理结构稳定性47-48
  • 3.3.4 细胞摄取48-50
  • 3.3.5 细胞毒性研究50
  • 3.3.6 免疫效应研究50-52
  • 3.4 本章小结52-54
  • 参考文献54-58
  • 第四章 总结与展望58-62
  • 攻读硕士学位期间发表及待发表的论文62-64
  • 致谢64-66

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