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原子力显微镜观测DNA分子在几种基底表面的吸附及扩展

作　者: 何晓燕
导　师: 杨武
学　校: 西北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: DNA 原子力显徽镜分子操纵和控制纳米科技吸附云母片硅片硅烷化
分类号: Q75
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

纳米科技以现代先进科学技术为基础,是现代科学(混沌物理、量子物理、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子技术、扫描隧道显微技术、核分析技术)相结合的产物。在广博的自然界、生物界充满了纳米科学的涵义,纳米科技及分子机器实际上早已存在。动、植物按最微基准来定义,就是这些“纳米机器”的组合体。这些纳米机器中最为人熟知的就是蛋白质、核糖核酸(RNA)以及辅助细胞再生修复和辅助制造蛋白质的酶。 DNA被称为生命体内的基因物质,是生命科学中的关键分子,它不仅作为基因信息的载体有重要的研究价值,并且可能用做纳米器件的基本构成单元而引起广泛的研究兴趣。DNA分子稳定的线形结构及其一定程度上的导电性,使人们设想可用DNA分子作为分子导线连接人造和天然的纳米器件。DNA分子的操作尤其是分子拉直的方法及其生物学应用研究已成为分子操纵和控制的研究热点。原子力显微镜(Atomic force microscopy, AFM)是1986年由Binning、Ouate、Gerber在STM的基础上发展起来的另一种表征样品表面性质的有利工具,它是通过检测探针与样品接触时的微小作用力的变化来获得样品表面信息,AFM成像DNA分子可以达到很高的分辨率(<5nm),并可以在各种环境下进行操作,本文利用原子力显微镜观察了DNA分子在几种基底表面的沉积与扩展,对DNA分子链的吸附行为进行了初步研究。通过一种简便的方法快速实现了DNA分子的沉积与扩展,利用AFM清楚观察到了扩展的DNA分子,通过DNA分子分别在硅片、云母片和修饰过的云母片上所得的AFM图像对比得出DNA在修饰过的云母片上扩展更容易,图像稳定性好,可重复性高。还用超声振荡的方法处理了DNA溶液,说明这种方法可以有效打断DNA分子。在三氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)的基础上,通过麦克尔加成合成了DAPS,并利用AFM对吸附了DNA分子的硅烷化的云母片表面进行观察,发现APS/云母明显比DAPS/云母粗糙,说明DAPS更适合用于修饰基底。并进一步观察了不同DAPS浓度下DNA分子的吸附行为,发现当DAPS/甲醇体积比浓度为1:100时,DNA分子呈现出大而复杂的形态,发生了分子内和分子间的碱基相互配对;当体积比浓度为1:3000时,即没有分子内和分子间的碱基相互配对,也

全文目录

独创性声明  5-6
中文摘要  6-8
Abstract  8-10
第一部分文献综述  10-31
  第一章纳米科学技术  10-21
    1.纳米科技的定义  10-11
    2.纳米科技的提出和发展  11-13
    3.纳米科技的研究领域  13-17
      3.1 纳米材料  13-16
        3.1.1 纳米材料的基本性质  13-15
        3.1.2 纳米材料的特性  15-16
      3.2 纳米器件  16
      3.3 纳米结构的检测与表征  16-17
    4.纳米科技的前景和展望  17-19
      4.1 材料和制备  17
      4.2 微电子和计算机技术  17
      4.3 环境和能源  17-18
      4.4 医学和健康  18
      4.5 生物技术  18
      4.6 航天和航空  18
      4.7 国家安全  18-19
    参考文献  19-21
  第二章原子力显微镜及其在生命科学中的应用  21-31
    1.原子力显微镜发展历史  21-22
    2.原子力显微镜的工作原理  22-25
    3.原子力显微镜的优点  25-26
      3.1 原子力显微镜高分辨率  25
      3.2 原子力显微镜破坏性小  25-26
      3.3 原子力显微镜作用力  26
    4.原子力显微镜成像模式的选择  26-27
    5.原子力显微镜在生命科学中的应用  27
    6.原子力显微镜研究生物样品时存在的问题和展望  27-29
    参考文献  29-31
第二部分实验部分  31-59
  第三章原子力显微镜观测DNA分子在三种不同表面上的沉积与扩展  31-40
    1.引言  31-32
    2.实验部分  32-38
      2.1 试剂与仪器  32-33
      2.2 DNA的沉积与扩展  33
      2.3 结果与讨论  33-37
      2.4 本章小结  37-38
    参考文献  38-40
  第四章原子力显微镜观测DNA分子在化学修饰表面的沉积与扩展  40-59
    1.引言  40-46
      1.1 DNA样品的固定  40-44
        1.1.1 离子处理基底  41-43
        1.1.2 修饰基底的方法  43-44
        1.1.3 其它方法  44
      1.2 DNA样品的展开方法  44-46
    2.实验部分  46
      2.1 试剂与仪器  46
      2.2 DAPS的合成(迈克尔加成)  46
      2.3 修饰基底  46
    3.结果与讨论  46-54
      3.1 FT-IR分析  46-47
      3.2 两种不同基底的比较  47-51
      3.3 不同DAPS浓度下DNA分子的吸附行为  51-54
    4.结论  54-55
    参考文献  55-59
硕士期间发表论文  59-60
致谢  60

原子力显微镜观测DNA分子在几种基底表面的吸附及扩展

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