试验成果报告ⅰ研究背景去氧核醣核酸dna可以自我组装.pdfVIP

第一部分第一部分 ：實驗成果報告：實驗成果報告 第一部分第一部分 ：：實驗成果報告實驗成果報告 ⅠⅠ.研究背景研究背景 ⅠⅠ研究背景研究背景 去氧核醣核酸(DNA)可以自我組裝成奈米級結構 ，近年來已成為被廣泛研究的奈米 材料 ，DNA是一種特殊的雙股螺旋高分子 ，其半徑為2 nm ，長度範圍極廣，藉由π電 1 子在主鏈上的移動，使DNA 具有導電的特性。有許多文獻報導 ，DNA可應用作為 DNA 2-5 6 計算機 與 DNA 奈米線 。 在此研究中 ，我們掺合DNA 與樹枝狀高分子(dendrimer) ，利用DNA 與樹枝狀高分 子之間的靜電作用力 ，DNA可以形成二維緊密堆積的奈米結構 。樹枝狀高分子是一種 高度分枝與高度對稱的高分子 ，每增加完整一圈單體則稱為多一代 簡稱為( Gn)7 ， Poly(amidoamide)(PAMAM)是一種具有胺基 (amino group)的樹枝狀高分子 ，胺基可以藉 由質子轉移使之帶正電 ，如此一來帶正電的PAMAM可以跟帶負電的 DNA作用形成錯 合物 。我們先前的研究顯示，DNA 與樹枝狀高分子的錯合物可以使 DNA 形成平面四角 8 堆積或平面六角堆積 。 而在本研究中 ，我們發現DNA 分子鏈的排列方式取決於質子 化程度 (dp)與錯合物的組成(X) ，其中dp 與 X的定義為 dp = 樹枝狀高分子質子化的胺基數目 樹枝狀高分子總胺基數目/ X = 樹枝狀高分子上的胺基數 /DNA 鏈上磷酸根數目 要利用 DNA 作為奈米材料 ，有一個很重要的課題就是必須能夠控制其奈米結構。 由於樹枝狀高分子的存在對於 DNA的排列方式有很重要的影響 ，因此了解樹枝狀高分 子在錯合物中的行為是很重要的課題 ，這樣我們才能對DNA 與樹枝狀高分子形成的錯 合物有完整的了解 ，而小角度中子散射(Small Angle Neutron Scattering)可以用來了解多 成分系統中單一成分的行為。在本研究中，我們利用小角度X 光散射(Small Angle X-ray Scattering) 來了解DNA 鏈的堆積方式 ，再利用小角度中子散射來了解樹枝狀高分子在錯 合物中的行為 。在小角度中子實驗中，我們可以利用對比法(Contrast matching technique) 來觀察樹枝狀高分子在錯合物中的行為，對比法可以消去DNA在錯合物中所貢獻的強 度。如此一來 ，由X 光散射可以得到DNA 堆積方式 ，由中子散射可以得到樹枝狀高分 子的行為 ，我們可以建構出完整的錯合物結構，並進一步了解樹枝狀高分子如何影響 1 DNA的堆積方式 。 ⅡⅡ. 實驗方式實驗方式 ⅡⅡ實驗方式實驗方式 材料材料 材料材料 本實驗所用的DNA 為線性 DNA ，由鯡魚身上萃取而得，其Na含量為 6.2% ，sigma 公 司產品 ，實驗前不再經過純化，以凝膠層析法(gel electrophoresis)測其分子量為 400 至 1000 個鹼基對 (base pair) ，所以其平均分子量為 700 個鹼基對 。樹枝狀高分子 poly(amidoamide)其核心為 Ethylenediamine ，選用代數為G4 與 G3 ，由DNT 公司生產 ， 購買時樹枝狀高分子溶於甲醇 (methanol)溶劑中 。 掺合物製備掺合物製備 掺合物製備掺合物製備 為了使樹枝狀高分子與 DNA 之間形成靜電吸引力而發生掺合 ，首先在樹枝狀高分子中 加入濃度 0.1N 鹽酸 (HCL)使樹枝狀高分子上的胺基質子化 而帶正電荷 ，樹枝狀高分子 的質子化程度可以藉由控制加入的鹽酸量來控制 。然後再依照需要的組成不同加入所需 量的 DNA水溶液 ，並維持掺合體中DNA的濃度為 2mg/ml 。掺合體通常可以肉眼觀察 到明顯的沉澱 ，其製備過程以圖一表示。 DNA水溶液水溶液