基于DNA纳米动态结构的金属纳米粒子组装体等离子体性质研究及其在生物传感中的应用

A key point in the research area of biosensoring is to fabricate a biocompatible and ordered nano-interface, to obtain the nano-materials based signal amplification probes and to detect biomacromolecules in high sensitivity. Because the metal nanoparticle assemblies own good biocompatibility, excellent biocompatibility and high sensitive surface plasmon resonance properties, they have attracted much attention for research. Compared with the traditional "top down" etching technology, DNA nanotechnology has obvious advantages in the construction of metal nanoparticle assemblies with excellent self-assembling ability and nanometer resolution. Employing the DNA dynamic nanostructures to study the surface plasmon resonance properties of the metallic nanoparticles assemblies, the parameters such as distance and charge environment between the nanoparticles would be obtained in real time. Here, we intend to design DNA dynamic nanostructures to template the assembly of metal nanoparticles to obtain stable and efficient metal nanoparticle assemblies. The well-designed DNA triggers can drive the motion of DNA dynamic nanostructures which can regulate the plasmonic properties of the metal nanoparticle assemblies. These effect have potential applications for the detection of biomacromolecules in real-time with high efficiency and sensitivity.

生物检测领域的一个重要问题是如何构筑生物相容性的有序纳米界面，利用纳米材料构建信号扩增探针，进而用于生物大分子的高灵敏检测。金属纳米粒子组装体因其具有良好生物相容性的纳米界面、高灵敏的表面等离子体共振特性而备受关注。相比用“自上而下”的刻蚀技术组装金属纳米粒子，DNA纳米技术以其卓越的自组装能力和纳米级分辨率更具明显优势。利用DNA纳米动态结构来研究金属纳米粒子组装体的表面等离子体共振效应，可以实时动态的监测诸如纳米粒子之间的距离以及电荷变化等参数。因此，本项目拟设计构建DNA纳米动态结构，并以其为模板组装金属纳米粒子，制备稳定、高效的金属纳米粒子组装体；通过设计DNA纳米引发装置对DNA纳米动态结构的进行有效驱动，调控金属纳米粒子组装体表面等离子体共振性质，实现对生物分子的高灵敏检测。

生物检测领域的一个重要问题是如何构筑生物相容性的有序纳米界面，利用纳米材料构建 信号扩增探针，进而用于生物大分子的高灵敏检测。金属纳米粒子组装体因其具有良好生物相容性的纳米界面、高灵敏的表面等离子体共振特性而备受关注。相比用“自上而下”的刻蚀技术组装金属纳米粒子，DNA纳米技术以其卓越的自组装能力和纳米级分辨率更具明显优势。利用DNA纳米动态结构来研究金属纳米粒子组装体的表面等离子体共振效应，可以实时动态的监测诸如纳米粒子之间的距离以及电荷变化等参数。本项目基于DNA分子识别原理，发展新型化学自组装体系，利用DNA自组装结构的纳米可寻址性与可操控性，研制多功能智能DNA纳米动态系统，通过对分子精确定位、可控运动及信息传导方面的研究，提高了DNA结构的集成化程度以及智能搜索和计算的能力；制备了DNA结构与纳米颗粒功能化复合探针，通过实时动态的监测纳米颗粒之间的距离以及电荷变化等参数，探究了复合探针的电场增强性能，结合表面增强拉曼（SERS）检测技术，实现了拉曼信号分子的单分子检测；瞄准基因分析中深层机制问题，针对精准基因分析，提出框架核酸动态识别与检测新策略，发展单碱基识别系统，提高了结构探针在单分子水平上定位修饰的能力，实现了复杂体系单分子水平的分析。