本文主要研究内容
作者叶德楷（2019）在《复杂生化系统中的分子传输调控及生物传感应用》一文中研究指出：在复杂的生命系统中,功能单元间的小分子及蛋白质、核酸等生物大分子的可控传输是决定生命系统有序运作的重要因素。随着现代生物技术的发展及化学合成水平的提高,基于蛋白、核酸等生物功能分子所构建的生化系统已被广泛应用于生物传感、药物治疗及生物能源领域等。发展精确可控的物质传输方法对于复杂生化系统、仿生功能器件乃至人造生命系统等的发展具有重要的科学意义。复杂生化系统中的多种生物功能单元以均相或异相空间分布形式位于系统的各功能位点,并通过功能单元间的分子传输等方式实现协同功能调控,保障生化系统的高效有序工作。目前,纳米技术和微加工技术的快速发展,使得精确设计的生物识别系统、纳米反应器和微流控芯片等在人工生化系统中实现了有效的分子传输控制。然而受限于复杂的制备技术和有限的加工精度,这些技术一般仅适用于简单生化过程中的分子传输控制,难以实现多功能位点间的高效、可控分子传输。因此,复杂生化系统中多分子、多位点的高精度智能传输调控成为该研究领域的关键问题之一。本论文基于对生化反应系统的物质传输基本过程的分析,结合DNA纳米技术及三维芯片设计等,设计了多生物分子精确共组装的生化反应系统,实现了对复杂生化系统中物质传输的智能调控,并发展了多种生物传感器件。具体内容为:(1)基于DNA探针对生物分子界面组装的调控,实现对多种级联酶界面组装的精确调控,优于传统的界面组装方法。通过DNA探针对界面酶组装调控,我们实现了对级联酶中间产物传递效率的优化。通过多组酶级联反应的实验分析,其反应效率比非调控界面提高1-2个数量级。基于该策略的高效酶级联系统被进一步用于前列腺癌标志物肌氨酸的高灵敏检测,有望提高前列腺癌诊断的精准度。(2)在三维折纸芯片的设计中,我们结合重力导向的分子传输构建了“分子穿越”型物质传输系统。基于该系统实现了生物功能分子异相分布的生化系统中多位点间高效定向的分子传输。该系统中“分子穿越”传输方式突破传统纸芯片厘米级传输距离的限制,远距离的物质传输效率从零提高至25%。进一步,结合框架核酸的生化反应界面调控,生物分子的反应效率可提高约1000倍。基于该方法我们设计了可用于现场快速检测的一步法核酸检测纸芯片,在1小时内实现对1 p M单链核酸的快速检测。(3)为进一步实现对生化系统中物质传输的智能调控,基于杂交链式反应我们设计了具有刺激响应功能的DNA水凝胶。基于水凝胶自身的尺寸分选和相分离特性,实现了凝胶酶级联系统对底物尺寸选择性的催化。进一步,通过在DNA水凝胶中集成ATP刺激响应功能单元,构建ATP灵敏响应型凝胶结构,可进一步用于底物传输和酶催化效率的智能调控。最后,我们将这种ATP响应型DNA智能水凝胶用于循环肿瘤细胞的特异性捕获与分离,实现了对全血中最低10个肿瘤细胞的包裹与检测。此外,凝胶系统在ATP刺激响应后,释放的循环肿瘤细胞可保持完整的分子信息和增殖生长能力,有望用于肿瘤的个体化治疗及药物筛选等研究领域。
Abstract
zai fu za de sheng ming ji tong zhong ,gong neng chan yuan jian de xiao fen zi ji dan bai zhi 、he suan deng sheng wu da fen zi de ke kong chuan shu shi jue ding sheng ming ji tong you xu yun zuo de chong yao yin su 。sui zhao xian dai sheng wu ji shu de fa zhan ji hua xue ge cheng shui ping de di gao ,ji yu dan bai 、he suan deng sheng wu gong neng fen zi suo gou jian de sheng hua ji tong yi bei an fan ying yong yu sheng wu chuan gan 、yao wu zhi liao ji sheng wu neng yuan ling yu deng 。fa zhan jing que ke kong de wu zhi chuan shu fang fa dui yu fu za sheng hua ji tong 、fang sheng gong neng qi jian nai zhi ren zao sheng ming ji tong deng de fa zhan ju you chong yao de ke xue yi yi 。fu za sheng hua ji tong zhong de duo chong sheng wu gong neng chan yuan yi jun xiang huo yi xiang kong jian fen bu xing shi wei yu ji tong de ge gong neng wei dian ,bing tong guo gong neng chan yuan jian de fen zi chuan shu deng fang shi shi xian xie tong gong neng diao kong ,bao zhang sheng hua ji tong de gao xiao you xu gong zuo 。mu qian ,na mi ji shu he wei jia gong ji shu de kuai su fa zhan ,shi de jing que she ji de sheng wu shi bie ji tong 、na mi fan ying qi he wei liu kong xin pian deng zai ren gong sheng hua ji tong zhong shi xian le you xiao de fen zi chuan shu kong zhi 。ran er shou xian yu fu za de zhi bei ji shu he you xian de jia gong jing du ,zhe xie ji shu yi ban jin kuo yong yu jian chan sheng hua guo cheng zhong de fen zi chuan shu kong zhi ,nan yi shi xian duo gong neng wei dian jian de gao xiao 、ke kong fen zi chuan shu 。yin ci ,fu za sheng hua ji tong zhong duo fen zi 、duo wei dian de gao jing du zhi neng chuan shu diao kong cheng wei gai yan jiu ling yu de guan jian wen ti zhi yi 。ben lun wen ji yu dui sheng hua fan ying ji tong de wu zhi chuan shu ji ben guo cheng de fen xi ,jie ge DNAna mi ji shu ji san wei xin pian she ji deng ,she ji le duo sheng wu fen zi jing que gong zu zhuang de sheng hua fan ying ji tong ,shi xian le dui fu za sheng hua ji tong zhong wu zhi chuan shu de zhi neng diao kong ,bing fa zhan le duo chong sheng wu chuan gan qi jian 。ju ti nei rong wei :(1)ji yu DNAtan zhen dui sheng wu fen zi jie mian zu zhuang de diao kong ,shi xian dui duo chong ji lian mei jie mian zu zhuang de jing que diao kong ,you yu chuan tong de jie mian zu zhuang fang fa 。tong guo DNAtan zhen dui jie mian mei zu zhuang diao kong ,wo men shi xian le dui ji lian mei zhong jian chan wu chuan di xiao lv de you hua 。tong guo duo zu mei ji lian fan ying de shi yan fen xi ,ji fan ying xiao lv bi fei diao kong jie mian di gao 1-2ge shu liang ji 。ji yu gai ce lve de gao xiao mei ji lian ji tong bei jin yi bu yong yu qian lie xian ai biao zhi wu ji an suan de gao ling min jian ce ,you wang di gao qian lie xian ai zhen duan de jing zhun du 。(2)zai san wei she zhi xin pian de she ji zhong ,wo men jie ge chong li dao xiang de fen zi chuan shu gou jian le “fen zi chuan yue ”xing wu zhi chuan shu ji tong 。ji yu gai ji tong shi xian le sheng wu gong neng fen zi yi xiang fen bu de sheng hua ji tong zhong duo wei dian jian gao xiao ding xiang de fen zi chuan shu 。gai ji tong zhong “fen zi chuan yue ”chuan shu fang shi tu po chuan tong zhi xin pian li mi ji chuan shu ju li de xian zhi ,yuan ju li de wu zhi chuan shu xiao lv cong ling di gao zhi 25%。jin yi bu ,jie ge kuang jia he suan de sheng hua fan ying jie mian diao kong ,sheng wu fen zi de fan ying xiao lv ke di gao yao 1000bei 。ji yu gai fang fa wo men she ji le ke yong yu xian chang kuai su jian ce de yi bu fa he suan jian ce zhi xin pian ,zai 1xiao shi nei shi xian dui 1 p Mchan lian he suan de kuai su jian ce 。(3)wei jin yi bu shi xian dui sheng hua ji tong zhong wu zhi chuan shu de zhi neng diao kong ,ji yu za jiao lian shi fan ying wo men she ji le ju you ci ji xiang ying gong neng de DNAshui ning jiao 。ji yu shui ning jiao zi shen de che cun fen shua he xiang fen li te xing ,shi xian le ning jiao mei ji lian ji tong dui de wu che cun shua ze xing de cui hua 。jin yi bu ,tong guo zai DNAshui ning jiao zhong ji cheng ATPci ji xiang ying gong neng chan yuan ,gou jian ATPling min xiang ying xing ning jiao jie gou ,ke jin yi bu yong yu de wu chuan shu he mei cui hua xiao lv de zhi neng diao kong 。zui hou ,wo men jiang zhe chong ATPxiang ying xing DNAzhi neng shui ning jiao yong yu xun huan zhong liu xi bao de te yi xing bu huo yu fen li ,shi xian le dui quan xie zhong zui di 10ge zhong liu xi bao de bao guo yu jian ce 。ci wai ,ning jiao ji tong zai ATPci ji xiang ying hou ,shi fang de xun huan zhong liu xi bao ke bao chi wan zheng de fen zi xin xi he zeng shi sheng chang neng li ,you wang yong yu zhong liu de ge ti hua zhi liao ji yao wu shai shua deng yan jiu ling yu 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)的叶德楷，发表于刊物中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25论文，是一篇关于物质传输论文,酶级联反应论文,三维折纸芯片论文,水凝胶论文,生物传感论文,中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)2019-06-25论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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