DNA固定在纳米颗粒表面的方法

纳米材料在基因检测中的应用近年来，纳米技术在各个领域中得到了广泛应用，基因检测也不例外。

通过利用纳米材料的特性，科学家们可以更加精准地检测基因序列，提高检测的灵敏度和准确性。

本文将探讨纳米材料在基因检测中的应用，包括纳米颗粒、纳米管以及纳米线等纳米材料的应用。

一、纳米颗粒纳米颗粒是一种直径在1到100纳米之间的微小颗粒，可以通过化学方法合成出不同形状和结构的颗粒。

在基因检测中，纳米颗粒可以扮演着多种角色。

例如，科学家们可以将纳米颗粒表面修饰成与DNA碱基配对的分子，来实现对DNA序列的检测。

具体来说，当与目标基因序列互补的分子与纳米颗粒相结合时，纳米颗粒的物理化学性质发生变化，可以通过光学或电化学等方法来检测该变化，从而实现对基因序列的检测。

此外，纳米颗粒还可以用于基因序列的分离和富集。

例如，在分析肿瘤标志物时，科学家可以将纳米颗粒表面与抗体分子结合，以选择性地捕获含有特定标志物的细胞或DNA。

通过这种方式，可以从复杂的混合物中富集目标基因序列，从而提高检测的敏感性和准确性。

二、纳米管纳米管是一种空心的长管状结构，通常由碳或具有特定功能的有机物质合成。

在基因检测中，碳纳米管可以用于检测DNA序列中出现的特定单核苷酸多态性（SNP）。

具体来说，科学家们可以将碳纳米管表面修饰成能够选择性地与目标SNP配对的分子，这样当目标DNA序列与碳纳米管相结合时，会在碳纳米管表面形成不同于未配对状态的电子结构。

利用这种变化，可以通过纳米管的光学或电化学性质来检测目标SNP是否存在。

此外，碳纳米管还可以用于基因治疗。

例如，在治疗癌症时，科学家可以将碳纳米管表面修饰成DNA负载物，并将其输送到癌细胞中。

通过利用碳纳米管自身的特性，如高比表面积和良好的细胞穿透性，可以实现高效的基因传递和抗癌效果。

三、纳米线纳米线是一种长度从几十到几千纳米的细长结构，通常由金属或半导体等材料合成。

在基因检测中，金属纳米线可以用于检测目标DNA序列的存在和浓度。

2009年第67卷化学学报V ol. 67, 2009第18期, 2144～2148 ACTA CHIMICA SINICA No. 18, 2144～2148* E-mail: jiachp@Received November 26, 2008; revised March 19, 2009; accepted April 28, 2009.No. 18 包华等：基于纳米金探针和基因芯片的DNA检测新方法2145DNA芯片技术是近年来兴起的一种快速、高敏感、高度集成化的基因检测技术. 基因芯片是将大量的核酸片段有序地固化于硅衬底或玻璃上构成, 与已标记的待测样品分子杂交, 通过特定的仪器对杂交信号进行检测, 从而快速、并行、高效地检测分析样品中的靶分子含量[1]. 在基因突变和基因诊断等领域已获得应用. 但是, 在用基因芯片检测时, 由于其检测灵敏度的限制, 样品中核酸往往需先经过PCR扩增, 才能检测出来, 操作复杂、检测时间长、易污染且费用高, 大大限制了在医学临床诊断方面的广泛应用[2,3].基于纳米材料的检测技术是最近十年来迅速发展起来的一项临床检测技术. 纳米材料尤其是纳米金, 具有很好的生物相容性, 颗粒直径小, 体表面积大[4], 可标记大量生物分子, 并且标记于纳米材料表面的生物分子之间的结合能力大大提高[2,3,5], 例如标记了纳米金的核酸具有更高的杂交特异性, 而且寡核苷酸的修饰也更有利于胶体金的稳定[6]. 最引人注意的是Mirkin实验室[7]提出的一种基于纳米金探针Bio-Bar-Code Amplification (BCA)扩增技术, 该技术中纳米金探针表面修饰了起信号放大作用的条形码DNA和与靶核酸互补的DNA探针, 当有靶核酸存在时, 磁微粒、靶核酸、纳米金探针形成“三明治”复合结构, 复合物经磁场分离, 富集的纳米金探针热变性, 释放条形码DNA, 对其进行银染或PCR检测, 间接检测靶核酸的量. 这种BCA检测方法通过多次信号放大, 可高灵敏度检测低至1 amol/L的核酸, 但因具有检测过程复杂、操作时间长、步骤繁多等局限性, 大大限制了在临床方面的广泛应用[7]. 该实验室正于各方面进行改进, 以进一步简化操作步骤, 提高其适用性[7].近年来, 将DNA探针结合于金纳米颗粒上构成纳米金生物分子复合探针, 通过与靶DNA的杂交互补结合比色法、荧光、电化学及银染等检测方法构建新的DNA检测方法[8,9], 已成为一种趋势. 有文献[10]报道运用凝胶电泳鉴别结合靶DNA的纳米金探针, 可检测经PCR扩增的核酸浓度为100 fmol/L. Maeda等[11]用比色法检测靶DNA, 结合了靶DNA的纳米金探针在一定的盐离子浓度下会聚集, 能检测DNA的浓度为50～500 μmol/L. 此外莫志宏等[12]、Franco等[13]也通过纳米金凝聚变色效应原理, 采用比色法检测目标靶DNA的存在, 但检测灵敏度不高. Mo等[14]通过靶DNA置换出结合到纳米金长探针上的荧光短探针, 使淬灭的荧光发光从而验证被测DNA的存在, 其检测灵敏度得到提高为50 pmol/L. 电化学DNA探针的检测方法是目前比较流行的一种生物检测方法, 但需特定电化学仪器对信号进行检测[15～17]. 如运用TBR标记的纳米金探针结合靶DNA, 通过直接检测TBR电化学发光来确定靶DNA的存在. 这种方法可直接检测未经提纯的生物样本, 简单, 可检测最低浓度为1 fmol/L的核酸[18]. 此外Lin等[19]运用磷酸镉修饰的纳米金探针与核酸突变位点完全互补结合, 通过电化学溶出分析镉含量来确定被测突变核酸的量, 可检测21.5 amol/L的突变核酸.虽然上述方法都对纳米金用于DNA生物检测进行了一定的研究, 但仅仅局限于实验室的研究, 目前在临床诊断中尚未能应用. 本文介绍一种新的基因芯片结合纳米金探针检测DNA的方法, 即在纳米金表面按照一定的比例, 同时标记与靶DNA互补的检测DNA探针和带有荧光的信号探针构成纳米金探针, 利用荧光纳米金探针的信号放大作用, 获得较高的检测灵敏度, 并利用此方法检测P53基因. P53是一种抑癌基因, 它的缺失、突变或失活与多种肿瘤的发生有关, 据统计, 50%的肺癌患者体内发生p53基因突变[20]. P53基因是肺癌中突变率最高的基因, 并在肺癌发生早期及癌前病变就发生突变[20], 因此P53基因突变的检测对肺癌早期诊断有重要的指导意义.1 材料与方法1.1 试剂与仪器1.1.1 试剂纳米金溶液、基因芯片由本实验室自行制备; 杂交缓冲液, 购自罗氏公司; 鱼精DNA, 吐温20 (Tween 20), 牛血清蛋白(BSA), 聚乙二醇(PEG8000)购自Sigma公司; 胶体金重悬液(0.1 mol/L PB, 蔗糖); 0.1 mol/L 磷酸缓冲液(PB) (pH 7.2 0.2 mol/L Na2HPO4, 0.2 mol/L NaH2PO4);0.1 mol/L 磷酸缓冲生理盐水(PBS); 0.1 mol/L NaCl; 0.2×洗液(SSC: 0.1%十二烷基磺酸钠(SDS), 0.03 mol/L NaCl, 0.3 mmol/L C6H5Na3O7•2H2O); 银染液; NaNO3洗液.如表1所示, 所需探针序列均由TakaRa公司合成.表1 核酸探针序列表Table 1 DNA sequences名称探针序列靶DNA P53DNA 5'-gTggCTCCTgACCTggAgTCTTCCA(T)16ATgggCCTCCggTTCATgCC-3' 芯片表面的捕捉探针NH2-P531 5'-(NH2)-(T)16-ggCATgAACCggAggCCCAT-3'纳米金上的检测探针SH-P532 5'-TggAAgACTCCAggTCAggAgCCAC(T)10-(SH)-3'纳米金上的信号探针Cy5-BP1-SH 5'-(SH)-(CH2)6-(T)10AgCTACgAgTTgAgAATCCTgAATgCgACg(T)10(CY5)-3'2146化学学报V ol. 67, 20091.1.2 主要仪器芯片点样仪(型号为Prosys 5510A)、芯片扫描仪(型号为Gene Pix 4000 B), 紫外-可见光光谱仪(型号为J∧S.C.O V-670 spectrophtometer)等.1.2 芯片制备芯片点样仪将NH2-P531探针修饰于芯片(表面醛基化)表面, 点直径100 μm, 点间距500 μm, 点样量为0.7 nL, DNA探针浓度为75 μmol/L.1.3 纳米金探针制备1.3.1 纳米金颗粒的制备配制1 mmol/L的HAuCl4, 38.8 mmol/L柠檬酸三钠溶液. 按预先设计的反应条件量取250 mL HAuCl4加热并搅拌10 min, 快速加入柠檬酸三钠溶液, 颜色由浅黄迅速变为深红时, 再持续搅拌15 min, 待溶液冷却至室温, 用硝酸纤维薄膜过滤器过滤, 即可得到纳米金溶液.1.3.2 纳米金探针标记纳米金颗粒表面标记有两种巯基修饰的DNA探针: 一种是带有Cy5荧光分子的信号探针BP1, 起信号放大作用; 第二种是能与靶DNA另一部分互补的检测探针P532.纳米金探针的标记方法: 取浓度为10 nmol/L的10 nm纳米金溶液1 mL, 9000 r/min离心50 min, 去上清, 100 μL无菌去离子水重悬; 加入体积比为1∶5, 浓度均为100 μmol/L的两种DNA探针共5 μL, 使总探针的终浓度为5 μmol/L, 室温放置16 h以上; 分3次逐渐加入1 mol/L NaCl, 0.1 mol/L PB (pH 7.2)至终浓度分别为0.1 mol/L, 10 mmol/L, 充分混匀, 室温放置48 h以上; 用0.01 mol/L PB (0.1 mol/L NaCl)溶液9000 r/min离心50 min洗2次, 胶体金重悬液洗1次, 去上清, 再加100 μL 的胶体金重悬液, 4 ℃储存备用. 用紫外-可见光光谱仪测其吸光光谱及OD值; 用透射电镜扫描DNA探针标记前后的纳米金.1.4 芯片杂交检测过程: 3 μL待测DNA与16 μL杂交液混匀, 均匀滴于芯片上, 48 ℃杂交1 h, 0.2×SSC洗液清洗芯片1 min, 晾干待用. 3 μL纳米金探针溶液与16 μL杂交液(1%鱼精DNA, 0.05% Tween)混匀, 室温封闭30 min. 封闭后的纳米金溶液均匀滴于晾干芯片的点阵区, 48 ℃杂交, 1 h. 0.2×SSC洗液, 避光清洗芯片1 min, 晾干. 芯片扫描仪扫检测荧光信号(图1).2 结果与分析讨论2.1 纳米金探针制备及表征结果分析如TEM图2a, 图2b所示, 未标记DNA探针的纳图1 纳米金探针标记过程和DNA检测过程示意图Figure 1 Schematic of preparation of AuNP probes and hy-bridization procedure米金颗粒周围界面清晰, 而标记后的纳米金颗粒周围存在一圈灰黑色的“晕”环, 表明DNA探针已标记到纳米金颗粒表面, 并且由图可见DNA探针的标记并未使纳米金颗粒聚集, 其仍稳定存在, 分散性好. 纳米金随粒径的增大, 对应吸收峰的峰位呈现向长波段红移的趋势[21,22]. 从图2c光谱扫描图可以看出, 标记了DNA探针的纳米金最大吸收峰的波长后移了4.0 nm(标记前后最大吸收峰波长分别是520和524 nm). 波峰的移动说明DNA分子标记到纳米金颗粒的表面, 使纳米金粒子尺寸和形状有所改变[21], 从而改变了纳米金颗粒的光谱特征.图2 标记DNA探针前后的纳米金TEM图和紫外-可见光光谱扫描图Figure 2 Scanning results of AuNP probes with TEM and UV-Vis spectrum(a), (b) represents the TEM figure of AuNPs before and after modified by DNA probes, respectively; (c) represents it's UV-Vis spectrum2.2 核酸检测结果与分析基因芯片常用的荧光探针检测法: 即直接用带有荧No. 18包 华等：基于纳米金探针和基因芯片的DNA 检测新方法2147光分子Cy5的信号探针同芯片上的捕捉探针杂交并检测相应的荧光信号. 荧光探针直接检测核酸方法(图3a)检测核酸分子的最低浓度为1 nmol/L, 结果见图4.图3 基于基因芯片的三种不同检测方法的比较示意图 Figure 3 Schematic of different DNA detection methods based on the gene chip(a), (b), (c) represents fluorescent DNA probes; fluorescent gold nanoparticleprobes; gold nanoparticle probes and silver staining, respectively图4 荧光探针直接检测不同浓度靶核酸的芯片扫描结果图 Figure 4 Results of detected DNA with fluorescent DNA probes(a) 10－8mol/L; (b) 10－9mol/L; (c) 0 mol/L本文中采用荧光纳米金探针结合基因芯片的检测方法(图3b), 所用纳米金探针上检测探针与信号探针比例为1∶5, 可以检测最低浓度为1 pmol/L 的靶核酸分子, 检测信号好, 点阵清晰, 且随靶DNA 分子浓度降低, 信号结果呈现减弱趋势变化, 差异较明显(图5).图5 荧光纳米金探针检测不同浓度核酸的芯片扫描结果图 Figure 5 Results of detected DNA with fluorescent gold nanoparticle probes(a) 10－8 mol/L; (b) 10－9 mol/L; (c) 10－10mol/L; (d) 10－11mol/L; (e) 10－12mol/L; (f) 0 mol/L目前, 基于纳米金探针结合基因芯片银染的检测方法已有报道[23,24]. 通过将待测DNA 分子与纳米金探针置于芯片上杂交, 杂交后清洗芯片并晾干, 而后银染并检测银染信号来判断靶DNA 的存在. 用图5荧光检测后的基因芯片进行银染, 以比较荧光检测法与银染检测法的灵敏度, 如图3c 所示, 纳米金探针-银染方法虽然通过银染得到可目视化结果, 无需仪器测量, 但其检测过程对纳米金探针和待检测核酸的要求量都很高, 其检测灵敏度为浓度0.1 nmol/L 的核酸分子(图6).图 6 纳米金探针-银染方法检测不同浓度靶核酸的芯片扫描结果图Figure 6 Results of detected DNA with gold nanoparticle probes and silver staining(a) 10－8 mol/L; (b) 10－9 mol/L; (c) 10－10mol/L; (d) 10－11mol/L; (e) 10－12mol/L; (f) 0 mol/L上述结果比较可知, 基于纳米金探针芯片银染方法和荧光探针直接检测方法的灵敏度(检测靶核酸的最低浓度分别为0.1, 1 nmol/L)均低于本文荧光纳米金探针结合基因芯片检测方法的灵敏度(检测靶核酸的最低浓度为1 pmol/L). 由此可见, 本文方法在检测过程中运用荧光标记的纳米金探针使检测信号得到放大, 核酸检测具有更高的灵敏度.纳米金颗粒表面按照一定比例标记有检测探针和荧光信号探针, 两种DNA 探针具有不同作用: 检测探针与已结合到芯片表面的靶核酸结合, 同时将纳米金(带有荧光信号探针)也结合于芯片表面; 检测过程中检测信号探针上的荧光信号. 当纳米金表面检测探针和信号探针比例为1∶5时, 芯片表面结合一个检测探针, 同时可结合至少5个信号探针, 因而荧光纳米金探针对检测起到信号放大作用. 由此可知, 结合于芯片表面(靶核酸)的检测探针量越多, 荧光信号探针量将越多, 被检测到的信号会越强, 核酸检测的灵敏度越高.目前, 纳米金颗粒表面检测探针和荧光信号探针的比例较小(1∶5), 即标记的荧光信号探针数量相对较少, 检测到荧光信号探针的量较少, 但仍可检测低至 1 pmol/L 的靶核酸, 检测灵敏度高于直接运用荧光探针检测(可检测浓度为1 nmol/L 的靶核酸), 说明纳米金颗粒表面该比例探针的确对检测起到信号放大作用. 因此,2148化学学报V ol. 67, 2009在纳米金探针制备过程中, 将纳米金表面检测探针和荧光信号探针的标记比例提高到1∶30, 1∶60或1∶100等, 即增大荧光信号探针在纳米金表面所占比例, 该荧光纳米金探针的信号放大作用会增强, 运用此纳米金探针进行核酸检测的灵敏度将会得到进一步提高. 但是, 随纳米金颗粒表面荧光信号探针量的增加, 与靶DNA 互补配对的检测探针量将减少, 加之受空间位阻的影响, 杂交效率会降低[7], 因此需要对杂交条件、纳米金探针的标记等方面进一步优化, 可得到较高的检测灵敏度.综上所述, 本文所提出的运用荧光纳米金探针结合基因芯片的核酸检测新方法有如下优点: 节约核酸探针的用量, 影响因素少, 杂交反应的非特异性小; 用荧光分子标记的信号探针检测信号, 相对银染检测信号, 操作简单, 灵敏度更高; 以纳米金为载体, 通过标记一定比例的检测探针和荧光信号探针构成荧光纳米金探针, 不仅有利于杂交反应, 而且对检测起信号放大作用. 因此, 本文阐述的DNA检测方法将具有更广阔的应用前景.3 结论本文提出的纳米金结合基因芯片的新方法, 是根据纳米材料的特性, 在运用纳米材料的基础上, 将纳米技术和基因芯片技术结合而建立起来的一种新的核酸检测方法. 通过检测实验, 初步确定当纳米金的检测探针和信号探针比例为1∶5时, 该方法的检测灵敏度为 1 pmol/L(靶核酸浓度), 通过改进纳米金探针的标记和优化杂交条件, 可以进一步提高核酸检测的灵敏度, 这种检测方法在核酸检测中将有较高的应用价值.References1 Yang, H.-W.; Liu, J.-L.; Yang, Y.; Chen, J.-S.; Jin, Q.-W.;Yang, N.-W. 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纳米技术在生物传感器中的工作原理随着科技的不断进步，纳米技术在各个领域都得到了广泛的应用。

其中，纳米技术在生物传感器中的应用尤其引人注目。

生物传感器是一种利用生物组织、细胞或生物分子作为感受器件的传感器，它能够实现对生物系统中各种参数信息的检测、分析和监测。

本文将介绍纳米技术在生物传感器中的工作原理，以及其在医学、环境监测和食品安全等领域的应用。

一、纳米技术在生物传感器中的工作原理纳米技术在生物传感器中的工作原理是基于纳米材料的特殊性质和生物分子的特异性相互作用。

首先，纳米材料具有较大的比表面积和高度可调控的物理化学性质，例如金属纳米颗粒具有特殊的表面等离激元共振效应；纳米纤维、纳米薄膜等纳米结构可以调节材料的机械、光学和电学性能。

其次，生物分子具有高度的特异性和灵敏性，例如抗原与抗体之间的特异性识别、DNA与互补链的碱基互补配对等。

基于以上原理，纳米技术在生物传感器中的工作可以分为以下几个步骤：1. 生物分子的修饰和固定：通过纳米材料的表面修饰，例如在纳米颗粒表面修饰适应性分子（例如抗体、DNA引物等），实现生物分子的特异性捕获和固定。

2. 生物分子与目标分子的识别和结合：纳米材料修饰的生物分子与待检测的目标分子（例如细菌、病毒、DNA序列等）之间发生特异性的识别和结合，形成生物分子-目标分子的复合物。

3. 传感信号的转换和放大：纳米材料对识别结合事件的物理化学性质发生变化，例如颜色、光学透过率、电导率等，可以通过特定的仪器设备进行检测和测量，将生物分子-目标分子结合事件转换为可观测的信号。

4. 数据分析和结果输出：通过数据分析算法，将传感信号转化为对待测物质的浓度或活性的定量信息，并通过显示屏、打印机等方式输出结果。

二、纳米技术在生物传感器中的应用纳米技术在生物传感器中的应用涵盖了医学、环境监测和食品安全等多个领域，极大地拓展了传感器的应用范围和性能。

1. 医学应用：纳米技术在医学领域中的应用非常广泛，例如生物传感器可以用于肿瘤标记物的检测、药物分子的监测和诊断等。

纳米技术(nanotechnology)，也称毫微技术，是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。

1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。

因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。

主要内容纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。

纳米科学与技术主要包括:纳米技术包含下列四个主要方面:1、纳米材料:当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1-100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。

这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。

2、纳米动力学:主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统(MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。

特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。

这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。

在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。

虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。

理论上讲:可以使微电机和检测技术达到纳米数量级。

3、纳米生物学和纳米药物学:如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。

有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。

新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子)，则可溶于水。

纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，可以用于定向杀癌细胞。

DNA银纳米簇荧光引言DNA银纳米簇是一种由DNA分子和银离子组装而成的纳米颗粒。

这些纳米颗粒具有独特的光学性质，特别是荧光性质。

DNA银纳米簇的荧光特性使其在生物医学、生物传感和纳米药物传输等领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍DNA银纳米簇的制备方法、荧光性质以及在生物医学领域的应用。

制备方法DNA银纳米簇的制备方法主要包括两步：DNA和银离子的混合反应以及还原反应。

首先，将DNA和银离子混合在一起，形成DNA-银离子复合物。

然后，通过还原反应将银离子还原为银纳米簇，同时DNA在还原过程中发生结构变化，形成稳定的DNA银纳米簇。

DNA银纳米簇的制备方法有很多种，如模板法、酶法、热法等。

其中，模板法是最常用的方法之一。

模板法利用DNA的序列特异性和银离子的亲和性，通过调控反应条件和DNA序列，可以合成具有特定结构和荧光性质的DNA银纳米簇。

荧光性质DNA银纳米簇具有独特的荧光性质，主要表现为荧光发射峰的位置和强度的变化。

DNA银纳米簇的荧光发射峰通常在400-700 nm范围内，可以通过调整DNA序列和反应条件来控制其荧光发射峰的位置和强度。

DNA银纳米簇的荧光性质与其结构密切相关。

DNA银纳米簇的结构由DNA序列和银离子的配位方式决定。

不同的DNA序列和配位方式会导致DNA银纳米簇的结构和荧光性质的差异。

因此，通过调控DNA序列和反应条件，可以合成具有不同荧光性质的DNA银纳米簇。

生物医学应用DNA银纳米簇在生物医学领域具有广泛的应用前景。

其荧光性质使其成为生物成像和生物传感的理想探针。

DNA银纳米簇可以通过与靶分子的特异性结合来实现对靶分子的检测和成像。

此外，DNA银纳米簇还可以用于药物传输和基因治疗等领域。

DNA银纳米簇在生物成像中的应用主要包括荧光显微镜成像和活体成像。

荧光显微镜成像是一种常用的实验室技术，可以用于研究细胞和组织的结构和功能。

DNA银纳米簇的荧光性质使其成为荧光显微镜成像的理想探针。

纳米技术及运用纳米(nanometer):长度单位的一种，1纳米=10-9米，即十亿分之一米。

大约相当于头发粗细的八万分之一。

“nanometer“"源自拉丁文，意思是"矮小"。

纳米的确微乎其微，然而纳米构建的世界却是神奇而宏大的。

21世纪，信息科学技术、生命科学技术和纳米科学技术是科学技术发展的主流。

人们普遍认为，纳米技术是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础。

纳米技术所带动的技术革命及其对人类的影响，远远超过电子技术。

纳米技术包含下列四个主要方面：⒈纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。

这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。

如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。

过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。

第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。

磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。

80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

⒉纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统,用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。

特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。

这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。

在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。

利用DNA纳米技术生成仿生抗体DNA纳米技术已经成为生命科学领域中最重要的一种技术，其具有在生物系统内使用并研究的许多独特特征。

DNA纳米技术的主要优势在于通过合成和组装DNA分子来制作特定形状的纳米结构。

这些结构可以用于制作多种用途的生物产品，包括仿生抗体。

仿生抗体是一类用于识别和结合具有某些性质的目标分子的人工抗体。

与天然抗体不同，仿生抗体通常由人工合成的低分子量化合物（配体）组成，可以通过DNA纳米技术制备。

利用DNA纳米技术生成仿生抗体需要利用DNA双链分子的特殊结构，这些分子可以控制纳米粒子的形状和大小。

DNA纳米技术的主要应用之一是在仿生抗体中创建精确的空间序列，这对于识别和结合目标分子非常重要。

因此，纳米粒子的形状必须非常精确，并能够与目标分子的结构紧密匹配。

在这方面，DNA纳米技术具有独特的优势。

在实践中，可以使用单个DNA纳米粒子或多个纳米粒子组合形成更高级别的结构。

例如，可以将DNA纳米颗粒组合成旋转对称的结构，以形成更大的结合结构。

利用DNA纳米技术生成仿生抗体还需要考虑如何在粒子表面修饰其他分子，以优化研究的目标。

通过修饰分子，还可以增加仿生抗体和其他分子的互作性。

例如，可以将荧光染料和生物素等官能化分子引入仿生抗体设计中，以实现生物标记和应用的其他目的。

利用DNA纳米技术生成仿生抗体的方法已经被广泛研究和实践。

例如，可以使用短DNA骨架，在其表面合成各种组分。

这样，可以使DNA纳米骨架具有自组装的性质，从而形成能够识别和结合目标分子的复杂结构。

此外，还可以使用DNA纳米球体，这是一种小型二面体纳米结构，可以定向放置在液相中，并且不会凝聚。

可以利用化学反应，在纳米球体表面引入四支DNA分子，这些分子可以自我组装成粘连性结构。

通过DNA纳米技术制备的仿生抗体具有很强的生物相容性和生物可降解性。

此外，它们还不易失活，并且可以优化为特定的生物作用和应用。

这些优势使它们在医学和生命科学等领域的诊断和治疗应用中具有重要潜力。

DNA纳米结构的制备及其应用近年来，DNA纳米结构作为一种能够制备和操纵的纳米材料，引起了科学界的广泛关注。

DNA分子自然具有互补配对的特性，使其具有组装为多种形态的能力。

在DNA分子的引导下，可以制备出不同形状和功能的DNA纳米结构。

本文将介绍DNA纳米结构的制备及其应用。

1. DNA纳米结构的制备方法1.1 自组装方法自组装方法是制备DNA纳米结构中应用最广泛的方法之一。

该方法通过将适当的DNA单链引导分子，使其在溶液中自由组装成具有特定形状和功能的DNA纳米结构。

自组装方法主要分为两种：典型的二维DNA纳米结构和三维DNA纳米结构。

1.2 生物技术法生物技术法也是制备DNA纳米结构的一种常用方法。

该方法可以利用DNA分子具有特异性亲和性的特点，对DNA分子进行分离、提取和修饰，并利用DNA自身互补配对规律制备不同形状和功能的DNA纳米结构。

生物技术法的优点是可以获得高质量、高纯度、稳定的DNA纳米材料。

但该方法的制备过程繁琐、复杂，需要较高的技术水平。

1.3 其他方法除上述自组装方法和生物技术法外，还有一些其他的制备DNA纳米结构的方法。

如使用DNA双链分子和材料之间的非共价作用力制备DNA纳米结构，利用光谱和动力学学习DNA分子在溶液中自组装过程等。

2. DNA纳米结构的应用2.1 生物传感器DNA纳米结构作为一种高分子生物材料具有稳定性、功能复杂和极优化的优点，其在生物传感器中的应用越来越受到关注。

DNA纳米结构在传感器中可以发挥不同的作用，如DNA纳米结构可以用于检测核酸、蛋白质和细胞小分子等，也可以作为生物标识和生物计算器等。

2.2 药物递送传统的药物递送方式通常采用化学药物或病毒等传统材料，但其存在一些问题，如对人体的毒副作用较大、生物兼容性差、难以控制释放和靶向治疗等。

利用DNA纳米结构制备药物递送系统能够克服传统方法的缺点，具有高安全性、高透明性和良好的生物兼容性等优点。

DNA纳米结构可以作为载体，将药物分子载入，通过改变DNA双链分子的结构设计获得靶向性治疗和控制释放药效等优点。