生物分子对纳米粒子自组装的调控研究

实验研究表明DNA的寡聚核苷酸可以定量吸附到纳米粒子上。由寡聚核苷酸进行功能化的纳米粒子可以用于DNA测定，也可以作为具有DNA特定的杂化性质的材料合成的组成单元。寡聚核苷酸功能化的纳米粒子已经发展成为核酸，蛋白质的有力诊断手段，以及细胞内诊断和基因调节。但是作为功能化的纳米粒子可以组装成高度有序的宏观材料的发展却相对较慢。克服这样的困难可以通过利用构筑单元的'编码'相互作用，一个非常重要的问题就是怎样选择这些基本的构筑单元而形成理想的组装结构。本项目将以DNA功能化的金纳米粒子为模型，研究生物分子之间以及功能化纳米粒子之间的相互作用，从不同的层次去提取该类体系的信息，进一步研究其自组装，得到形成不同结晶构型的组装体控制因素以及获得不同组装体的条件，为生物诊断以及组装成具有特殊功能的材料提供可靠的理论依据。

寡聚核苷酸可以定量吸附到纳米粒子上，可以用于DNA 测定，也可以作为具有DNA 特定的杂化性质的材料合成的组成单元。DNA-Au纳米材料在生物诊断，医学和生物传感领域有很广泛的应用。通过DNA的碱基互补作用来引导纳米粒子进行自组装的方法已成为获得新型DNA-Au纳米材料的重要途径。利用DNA构筑单元的“编码”作用，运用改进的耗散粒子动力学模型研究了DNA分子修饰的纳米粒子的自组装以及不同纳米粒子上的DNA配对的动力学过程。同时我们应用该模型研究了高分子修饰的纳米粒子的自组装，通过调节共聚物的组成以及纳米粒子和高分子之间的相互作用，进而调控纳米粒子的选择性组装在不同的聚合物聚集体中。自组装的动力学过程将直接影响最后形成的自组装形态，基于此我们研究了两亲性的共聚物高分子在溶液中形成不同形态的动力学过程，尤其是囊泡的形成。发现通过调节聚合物组成、亲疏水比例以及聚合物浓度，可以调控囊泡的形成机理以及囊泡的性质。另外也研究了复杂嵌段共聚物的无序有效转变、溶剂分子体积对两亲性嵌段高分子的自组装的影响以及自由高分子链在柱状高分子刷中的构象分布。上述的结果对于设计DNA等生物高分子调控纳米粒子的自组装具有重要作用，为生物诊断以及组装成具有特殊功能的材料提供了可靠的理论依据。