DNA水凝胶的构建及柔性电子应用

水凝胶材料能有效提升柔性电子器件与人体组织的相容性,在智能穿戴、健康监测和人机接口等研究领域展现了巨大的应用潜力.然而,传统的水凝胶材料难以在器件界面进行原位无损的结构调控,同时也缺乏对多类型生化刺激的识别响应能力,这制约了水凝胶柔性电子器件的高性能构筑和多功能应用. DNA水凝胶制备工艺温和,结构精确可控且具有丰富的生化识别响应性,是柔性电子器件功能化的理想材料之一.本文着重介绍了DNA水凝胶的材料特性及其柔性电子器件应用的研究进展.首先介绍了纯DNA水凝胶和杂化DNA水凝胶的制备方法,以及面向多类型功能界面的构筑策略.通过对DNA水凝胶力学特性、识别响应性和生物相容性的深入分析,展示了其在器件功能调控和生物医学应用方面的重要价值.其次,详细探讨了DNA水凝胶功能化的柔性电子器件在传感、储能和显示等方面的研究进展,展现了其在人体健康监测和智能穿戴领域的应用前景.最后,对DNA水凝胶在柔性生物电子领域的未来发展进行了展望.

X射线辐照合成金纳米颗粒及其原位表征

X射线辐照合成无机纳米粒子具有简单、清洁、高效等优点,是一种绿色合成方法。X射线技术,如X射线光电子能谱(XPS)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)等,特别是同步辐射X射线技术的应用和发展,为人们探索纳米材料的结构信息提供了强大的工具。然而,利用X射线辐照合成金纳米颗粒及利用X射线技术原位探索金纳米颗粒的生长机理的综述未见报道。本文概述了X射线辐照合成金纳米颗粒的影响因素;分别介绍了利用X射线技术,特别是原位XAFS技术研究辐照合成和传统湿法合成金纳米颗粒的成核动力学,为X射线辐照技术高效合成金纳米颗粒的方法提供参考,对原位XAFS技术在探索成核机理中的应用予以展望。

组织透明化技术的发展及其在神经退行性疾病中的应用

现代组织透明化技术使细胞群的高分辨率成像和组织结构的三维重建成为可能,我们通过组织透明化技术可以获得更完整的脑部三维结构以及脑组织各个组分的空间联系。在过去的十年里,科学家们对组织透明化技术进行了大量的开发与改进,这些方法目前被广泛的运用在神经科学的研究中,使我们在复杂的神经网络中得到重要的信息。同时,组织透明化技术也会为神经退行性疾病的干细胞治疗和神经再生提供研究工具。在这篇综述中,我们主要回顾了一下目前主要的组织透明化技术的种类以及优缺点,并且总结了一下这些技术在神经退行性疾病研究中的应用以及独特的优势,此外我们还探讨了未来组织透明化技术的发展要求,配套设备的完善以及在干细胞治疗和再生医学中作为研究工具的潜力。

DNA自组装结构在纳米诊疗中的应用

DNA分子具有良好的生物相容性和可编程性,被广泛用于构建新型纳米生物材料.研究者利用DNA纳米技术已构建了尺寸、形貌及对称性精确可控且可对环境条件做出特异性响应的DNA自组装结构,它们在生物成像及检测、药物的精准输送等纳米诊疗领域有着极大的应用潜力.然而, DNA纳米材料应用于活体系统存在稳定性不足、细胞摄取效率不高以及药物的包裹及可控释放程度不够等问题.本文简述了DNA自组装结构的构建方法以及将这些结构用于生物成像、生物检测和药物载带方面的进展,概括了提高DNA自组装结构体内稳定性及细胞摄取效率的方法,最后讨论了DNA自组装结构应用于纳米诊疗中所面临的机遇与尚待解决的问题.

基于DNA纳米结构的分子间相互作用研究

研究生物分子间的相互作用是研究生命本质过程中必不可少的环节.近年来,DNA纳米技术在分子间相互作用的研究中发挥了重要作用,取得了一系列进展.DNA纳米结构具有高度的可编程性和可寻址性,可以利用这些性质采取不同的方式将待测体系修饰在DNA纳米结构上,而且可以精确控制分子的排布、种类、数目等,因此可以作为研究分子间相互作用的模板.在此基础上结合单分子技术,如单分子荧光成像(SMF)、原子力显微术等(AFM),可以实现对单个分子的行为观测.本文首先简述了DNA纳米结构作为研究平台的构建,然后对DNA纳米结构在研究分子间相互作用中的应用进行了阐述,包括用作锚定平台、提供具有一定机械性能的支架以及提供纳米级的微环境,最后对DNA纳米技术的发展进行了总结与展望.

蛋白-DNA协同组装构建亚微米级复合结构

以大肠杆菌菌毛蛋白CsgA组装形成的蛋白纤维为模板,引导不同数目的DNA四面体(tetrahedron DNA nanostructure,TDN)组装构建了蛋白-DNA亚微米复合结构. TDN经次氮基三乙酸(NTA)修饰后在Ni2+的螯合作用下与CsgA蛋白单体结合,利用CsgA的自组装能力将TDN有序地排列在形成的蛋白纤维上.原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)成像结果表明,控制TDN与CsgA的浓度比为1:500,可以得到单个TDN与蛋白纤维的组装产物.将2个TDN通过杂交形成二聚体(dTDN)与CsgA蛋白进行组装,得到的亚微米复合结构保持了很好的直链形态,在蛋白纤维上连有3个dTDN结构的比例达44%.