📄Работа №126974
Тема: Наночастицы золота и их конъюгаты с функциональными ДНК
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
физика
Объем:
57 листов
Год:
2023
Просмотров:
78
4240
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 4
Глава 1. Золотые наночастицы 4
§1 Синтез золотых наночастиц 4
§2 Поверхностный плазмонный резонанс ЗНЧ 7
Глава 2. Молекула ДНК 8
§1 Состав нуклеотида в молекуле ДНК 8
§2 Образование биополимера ДНК. Вторичная структура ДНК 8
Глава 3. Конъюгаты ДНК с золотыми наночастицами 10
§1 Механизмы связывания 10
§2 Конъюгаты тиолированных ДНК с золотыми наночастицами 11
§3 Конъюгаты нетиолированных ДНК с золотыми наночастицами. Конъюгаты двухблочной ДНК с золотыми наночастицами 12
§4 Свойства и методы характеризации тиолированных и двухблочных ДНК конъюгатов с золотыми наночастицами 14
4.1 ДНК как стабилизатор золотых наночастиц 14
4.2 Температурная устойчивость конъюгатов 15
4.3 Прочность адсорбции полиадениновых последовательностей ДНК 15
4.4 Динамическое светорассеяние тиолированных и двухблочных конъюгатов 16
4.5 Кинетика гибридизации конъюгатов 16
4.6 Наноструктуры на основе конъюгатов ДНК с золотыми наночастицами 17
Глава 4. Материалы и методы 21
§1 Материалы 21
1.1 Приготовление буферов 23
§2 Методы 23
2.1 Спектрофотометрия 23
2.2 Электрофорез 24
2.3 Флюорометрия 25
2.4 Атомно-силовая микроскопия 26
2.5 pH-метрия 27
2.6 Коррекция на поглощение света золотыми наночастицами в опытах по измерению
интенсивности флюоресценции 29
Глава 5. Результаты и их обсуждение 29
§1 Синтез золотых наночастиц 29
§2 Атомно-силовая микроскопия золотых наночастиц 30
§3 Спектрофотомерия золотых наночастиц 32
§4 Подготовка олигонуклеотидов 33
§5 Приготовление конъюгатов полиА с золотыми наночастицами 34
§6 Электрофорез конъюгатов аденинового олигонуклеотида с золотыми наночастицами при разных соотношениях концентраций конъюгирующих соединений 34
§7 Электрофорез конъюгатов аденинового олигонуклеотида с золотыми наночастицами при разных pH 37
§8 Флюорометрия конъюгатов при разных соотношениях концентраций конъюгирующих
соединений 39
§9 Флюорометрия конъюгатов при разных pH 42
9.1 Подбор концентраций CB и SB в конечном растворе 43
§10 Конкуренция за связывание с золотыми наночастицами между полиадениновыми
олигонуклеотидами и молекулой дАТФ 44
аптамер к молекуле АТФ (функциональная часть) 48
11.1 Электрофорез 48
11.2 Флюорометрия 50
Выводы 52
Используемая литература 53
Глава 1. Золотые наночастицы 4
§1 Синтез золотых наночастиц 4
§2 Поверхностный плазмонный резонанс ЗНЧ 7
Глава 2. Молекула ДНК 8
§1 Состав нуклеотида в молекуле ДНК 8
§2 Образование биополимера ДНК. Вторичная структура ДНК 8
Глава 3. Конъюгаты ДНК с золотыми наночастицами 10
§1 Механизмы связывания 10
§2 Конъюгаты тиолированных ДНК с золотыми наночастицами 11
§3 Конъюгаты нетиолированных ДНК с золотыми наночастицами. Конъюгаты двухблочной ДНК с золотыми наночастицами 12
§4 Свойства и методы характеризации тиолированных и двухблочных ДНК конъюгатов с золотыми наночастицами 14
4.1 ДНК как стабилизатор золотых наночастиц 14
4.2 Температурная устойчивость конъюгатов 15
4.3 Прочность адсорбции полиадениновых последовательностей ДНК 15
4.4 Динамическое светорассеяние тиолированных и двухблочных конъюгатов 16
4.5 Кинетика гибридизации конъюгатов 16
4.6 Наноструктуры на основе конъюгатов ДНК с золотыми наночастицами 17
Глава 4. Материалы и методы 21
§1 Материалы 21
1.1 Приготовление буферов 23
§2 Методы 23
2.1 Спектрофотометрия 23
2.2 Электрофорез 24
2.3 Флюорометрия 25
2.4 Атомно-силовая микроскопия 26
2.5 pH-метрия 27
2.6 Коррекция на поглощение света золотыми наночастицами в опытах по измерению
интенсивности флюоресценции 29
Глава 5. Результаты и их обсуждение 29
§1 Синтез золотых наночастиц 29
§2 Атомно-силовая микроскопия золотых наночастиц 30
§3 Спектрофотомерия золотых наночастиц 32
§4 Подготовка олигонуклеотидов 33
§5 Приготовление конъюгатов полиА с золотыми наночастицами 34
§6 Электрофорез конъюгатов аденинового олигонуклеотида с золотыми наночастицами при разных соотношениях концентраций конъюгирующих соединений 34
§7 Электрофорез конъюгатов аденинового олигонуклеотида с золотыми наночастицами при разных pH 37
§8 Флюорометрия конъюгатов при разных соотношениях концентраций конъюгирующих
соединений 39
§9 Флюорометрия конъюгатов при разных pH 42
9.1 Подбор концентраций CB и SB в конечном растворе 43
§10 Конкуренция за связывание с золотыми наночастицами между полиадениновыми
олигонуклеотидами и молекулой дАТФ 44
аптамер к молекуле АТФ (функциональная часть) 48
11.1 Электрофорез 48
11.2 Флюорометрия 50
Выводы 52
Используемая литература 53
📖 Введение
Золотые наночастицы (ЗНЧ) вот уже на протяжении десятилетий вызывают большой научный интерес благодаря уникальным оптическим свойствам. Одно из них - поверхностный плазмонный резонанс (ППР). ЗНЧ нетоксичны, обладают высокой стабильностью, высоким коэффициентом молярной экстинкции, имеют возможность усиливать комбинационное рассеяние света и являются хорошим тушителем для некоторых флюорофоров. Эти свойства позволяют применять ЗНЧ во многих областях, например, в биосенсорике, молекулярной визуализации, лечении заболеваний фототермическим путем [1],[3].
ЗНЧ являются хорошо изученным наноматериалом. Успешно разработаны методики синтеза ЗНЧ разных размеров с высокой точностью. Также известны соединения, придающие им коллоидную стабильность [2],[7],[8].
Наконец, биополимеры, модифицированные тиолом (тиолированные), могут связываться с поверхностью ЗНЧ путем хемосорбции, сопровождающейся образованием ковалентной связи серы с золотом. Белки и нуклеиновые кислоты без тиоловых групп также могут подвергаться адсорбции на поверхность ЗНЧ [4].
Адсорбцию на поверхность ЗНЧ можно с высокой точностью детектировать с помощью спектрофотометрических методов (благодаря ППР золотых наночастиц), а также с помощью спектрофлюорометрии (ЗНЧ является тушителем флюоресценции) [5].
Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) - хорошо изученный биополимер, позволяющий создавать наноструктуры с заранее заданной геометрией. Определенные последовательности молекулы ДНК (аптамеры) могут связываться с соединениями (мишенями) с высокой специфичностью.
Конъюгатам ЗНЧ-ДНК свойственны достоинства обоих материалов. Поверхность золотых наночастиц обеспечивает многочисленные сайты связывания для ДНК, что приводит к высокой эффективности адсорбции. При адсорбции ДНК стабилизирует ЗНЧ, препятствуя их агрегации [19]. Наночастицы также оказывают защитное воздействие на молекулу ДНК, предотвращая ее ферментативную деградацию [6].
Таким образом, понимание процесса связывания между ДНК и ЗНЧ становится актуальной задачей для исследования.
ЗНЧ являются хорошо изученным наноматериалом. Успешно разработаны методики синтеза ЗНЧ разных размеров с высокой точностью. Также известны соединения, придающие им коллоидную стабильность [2],[7],[8].
Наконец, биополимеры, модифицированные тиолом (тиолированные), могут связываться с поверхностью ЗНЧ путем хемосорбции, сопровождающейся образованием ковалентной связи серы с золотом. Белки и нуклеиновые кислоты без тиоловых групп также могут подвергаться адсорбции на поверхность ЗНЧ [4].
Адсорбцию на поверхность ЗНЧ можно с высокой точностью детектировать с помощью спектрофотометрических методов (благодаря ППР золотых наночастиц), а также с помощью спектрофлюорометрии (ЗНЧ является тушителем флюоресценции) [5].
Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) - хорошо изученный биополимер, позволяющий создавать наноструктуры с заранее заданной геометрией. Определенные последовательности молекулы ДНК (аптамеры) могут связываться с соединениями (мишенями) с высокой специфичностью.
Конъюгатам ЗНЧ-ДНК свойственны достоинства обоих материалов. Поверхность золотых наночастиц обеспечивает многочисленные сайты связывания для ДНК, что приводит к высокой эффективности адсорбции. При адсорбции ДНК стабилизирует ЗНЧ, препятствуя их агрегации [19]. Наночастицы также оказывают защитное воздействие на молекулу ДНК, предотвращая ее ферментативную деградацию [6].
Таким образом, понимание процесса связывания между ДНК и ЗНЧ становится актуальной задачей для исследования.
✅ Заключение
В данной работе был синтезирован раствор золотых наночастиц. При подборе нужной концентрации раствора ЗНЧ и экранирующих ионов, можно получить изображение АСМ для ЗНЧ и по нему оценить средний размер золотой наночастицы. Сравнивая размеры ЗНЧ, синтезированные по одинаковому протоколу в научной литературе и в лаборатории, можно заключить, что по порядку величины совпадают. Скорее всего, величины были бы равны в пределах погрешностей, однако в [2] упоминается только средний диаметр ЗНЧ:
Следовательно, синтез по данному протоколу хорошо воспроизводим. Атомно-силовая микроскопия, наравне с используемой в научной литературе сканирующей электронной микроскопией и динамическим светорассеянием, является хорошим методом для оценки размеров ЗНЧ.
Спектр поглощения ЗНЧ, полученный с помощью спектрофотометра, является характерным для ЗНЧ: он имеет максимум в диапазоне [500 нм; 530 нм]. Наличие пика поглощения в этом диапазоне возникает в следствие поверхностно-плазмонного резонанса ЗНЧ; Красный цвет раствора возникает из-за поглощения в этом диапазоне длин волн.
При помощи данных из научной литературы и электрофореза при разных соотношениях конъюгирующих соединений сделан вывод, что максимальное число синтезированных ЗНЧ, адсорбирующихся на поверхность ЗНЧ, больше единицы. Электрофорез конъюгатов при разных pH получился не слишком информативным из-за недостатка: не была подготовлена проба чистых ЗНЧ. Подводя итог по двум опытам, можно сказать, что процесс адсорбции выходит к насыщению как при понижении pH, так и при уменьшении концентрации адсорбирующего олигонуклеотида. Выход к насыщению можно объяснить тем, что в некоторый момент количество сайтов связывания на поверхности ЗНЧ становится больше, чем количество нитей полиА и все олигонуклеотиды адсорбируются на поверхность ЗНЧ.
Адсорбция полиА на поверхность ЗНЧ при разных pH была исследована не только с помощью электрофореза, но и спектрофлюорометрически. Результаты двух экспериментов аналогичны, что говорит об комплементарности экспериментов.
Проведены эксперименты по конкурентному связыванию ЗНЧ с олигонуклеотидами (в т. ч. с олигонуклеотидами с функциональной ДНК) и молекулой дАТФ. Эффект смещения адсорбированного соединения виден, но незначителен. Существует необходимость в дальнейшем исследовании явления конкурентного связывания. В качестве изменяемых параметров можно использовать не только длину полиА и концентрации соединений, а также pH, ионную силу, температуру, время выдержки проб. Все это открывает большую перспективу для дальнейших исследований.
Следовательно, синтез по данному протоколу хорошо воспроизводим. Атомно-силовая микроскопия, наравне с используемой в научной литературе сканирующей электронной микроскопией и динамическим светорассеянием, является хорошим методом для оценки размеров ЗНЧ.
Спектр поглощения ЗНЧ, полученный с помощью спектрофотометра, является характерным для ЗНЧ: он имеет максимум в диапазоне [500 нм; 530 нм]. Наличие пика поглощения в этом диапазоне возникает в следствие поверхностно-плазмонного резонанса ЗНЧ; Красный цвет раствора возникает из-за поглощения в этом диапазоне длин волн.
При помощи данных из научной литературы и электрофореза при разных соотношениях конъюгирующих соединений сделан вывод, что максимальное число синтезированных ЗНЧ, адсорбирующихся на поверхность ЗНЧ, больше единицы. Электрофорез конъюгатов при разных pH получился не слишком информативным из-за недостатка: не была подготовлена проба чистых ЗНЧ. Подводя итог по двум опытам, можно сказать, что процесс адсорбции выходит к насыщению как при понижении pH, так и при уменьшении концентрации адсорбирующего олигонуклеотида. Выход к насыщению можно объяснить тем, что в некоторый момент количество сайтов связывания на поверхности ЗНЧ становится больше, чем количество нитей полиА и все олигонуклеотиды адсорбируются на поверхность ЗНЧ.
Адсорбция полиА на поверхность ЗНЧ при разных pH была исследована не только с помощью электрофореза, но и спектрофлюорометрически. Результаты двух экспериментов аналогичны, что говорит об комплементарности экспериментов.
Проведены эксперименты по конкурентному связыванию ЗНЧ с олигонуклеотидами (в т. ч. с олигонуклеотидами с функциональной ДНК) и молекулой дАТФ. Эффект смещения адсорбированного соединения виден, но незначителен. Существует необходимость в дальнейшем исследовании явления конкурентного связывания. В качестве изменяемых параметров можно использовать не только длину полиА и концентрации соединений, а также pH, ионную силу, температуру, время выдержки проб. Все это открывает большую перспективу для дальнейших исследований.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.