生物分子图形的微纳米操纵及其应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 李海 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-28 |
| 授予单位 | 中国科学院上海应用物理研究所 |
| 授予地点 | 上海应用物理研究所 |
| 导师 | 胡钧 |
| 关键词 | 表面微图案化 操纵 多组分 纳米水膜 自组装 |
| 其他题名 | Manipulation of biomolecule patterns and its applications |
| 中文摘要 | 利用各种表面微图案化技术操纵生物分子按照一定的图形排布方式固定在固体表面形成各种功能化图案，然后与待测样品进行反应，对反应结果进行检测，可以实现对生物样品的快速、并行、高效的检测或诊断，在生物分析、生物芯片、生物传感器等方面有着广泛的应用。为了提高检测的通量和速度，需要将大量的多种物质同时固定在固体表面上。然而目前的许多技术一次只能操纵一种物质进行作图，如微接触印刷法和“蘸笔”纳米刻蚀技术等。当需要制备多组分物质组成的图形时，需要多次反复操作及进行图形的精确定位。通过增加操作时点样针或喷嘴的数目，接触式点样法和喷印法可以同时进行多组分图形的制备，然而受到点样定位精度以及点样针和喷嘴大小的限制，所制备图形的分辨率较低。 为了能够快速简便地制备多组分高密度图形，我们和合作者们共同提出了一种基于操纵衬底来实现多组分高密度图形制备的方法——级联缩印纳米制备技术（Stepwise contraction and adsorption nanolithography，SCAN）。本文介绍了SCAN方法的原理，并通过演示性实验说明了SCAN在多组分微图形制备方面的能力。利用SCAN技术我们已经成功地实现了在一维和二维方向上多组分图形的快速缩微，制得了多组分生物分子微阵列，并进行了相应的生物学功能检测。本文还对影响SCAN操作的因素进行了讨论，以期待进一步提高SCAN方法在多组分纳米级图形制备方面的能力。 许多研究表明固体表面纳米尺度的水与体相水在许多物理/化学性质上具有较大差异。活体细胞内部生物分子表面的约1nm厚的具有有序结构的界面水——“生物水”被认为参与了很多细胞内部的生命过程，比如酶的催化、生物分子的构象变化、信号传递和离子流动等。研究生物分子在这种细胞内部复杂环境中的纳米尺度水的行为是非常重要的，然而也是非常困难的。由于结构和尺度的相似性，云母表面的纳米水膜被认为可以作为一个模型来研究“生物水”的性质。 本文以云母表面的纳米水膜为体系，研究短肽等生物分子在其中的行为。通过研究发现一种疾病相关短肽分子——GAV-9肽在云母表面纳米水膜中采取了一种“躺倒”模式的自组装方式，与GAV-9短肽分子在体相水中石墨表面的自组装方式相似，说明在纳米水膜的作用下，亲水的云母表面呈现出了“疏水”效果。利用AFM原位观察技术和微接触印刷法，我们系统地研究了GAV-9短肽分子在云母表面纳米水膜中的行为，并发现了其它短肽分子和蛋白质在纳米水膜中的奇特行为：一些在体相水中不能自组装的亲水性短肽分子可以在纳米水膜中自组装形成纤维；一些体相水中不溶或者难溶的物质在纳米水中也可以较好地溶解/分散。同时，我们也可以通过控制云母表面纳米水膜的性质来实现对短肽等生物分子的操纵，从而得到同种物质在纳米水膜中的不同纳米结构。这使将来可控地制备人工生物纳米结构成为可能，并有可能使人们更好地理解纳米尺度受限制的水环境中蛋白质/短肽分子的积聚机理。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-11 |
| 页码 | 102 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/7191]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2004-2010年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李海. 生物分子图形的微纳米操纵及其应用[D]. 上海应用物理研究所. 中国科学院上海应用物理研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：上海应用物理研究所
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