طراحی و ساخت نانوساختارهای گل کلمی dna با استفاده از فناوری تکثیر تکدمای حلقه ای و مطالعات بیوفیزیکی آن

نانوفناوری dna رویکردی نوین برای ساخت نانوساختارهای از جنس اسیدهای نوکلئیک می باشد که در زمینه نانوالکترونیک کاربرد دارد. حلقه های ساقه ای، نانواتصالات، لبه های چسبنده و طول های تکرارشونده از dna ضروری ترین نانوساختارها در بنا نمودن سازه های نانویی dnaیی هستند. واکنش تکثیر تکدمای حلقه ای (lamp) فناوری پرقدرتی برای ساخت مکرر dnaهای دو زنجیره ای گل کلمی می باشد. این فرآیند به تولید dnaهای طویل با توالی های تکرارشونده منجر می شود که این محصولات از طریق پرایمرهای حلقه ای ساخته می شوند. در این پژوهش تصاویر میکروسکوپی تونل زنی روبشی dnaهای ساخته شده با روش تکثیر تکدمای حلقه ای که بر روی گرافیت بسیار صاف تثبیت شده نمایش داده می شود. در مقام مقایسه تصاویر اسکن های مربوط به dna طبیعی نیز وجود دارد. تصاویر بدست آمده از stm، dnaهای طویل تکرارشونده، dnaهای ساقه حلقه ای و نانواتصالات سه راهی ساخته شده dna را نشان دادند. این قبیل نانوساختارها در وسایل dna بنیان در ابعاد نانو می توانند استفاده شوند. از آنجا که dnaهای گل کلمی، dnaهای ساقه ای حلقه ای هستند، آنها به صورت تکرارشونده از تکرار واحدهای معکوس دی اکسی ریبونوکلئیک اسید فسفات ها بوسیله واکنش تکثیر تکدمای حلقه ای شکل می گیرند. dnaهای گل کلمی، رفتار پلکانی شکل روی الکتروفورز ژلی از خود نشان می دهند و زیاد نمودن زمان lamp به افزایش این تکرارها، حلقه های ساقه ای و به تبع آن باندهای الکتروفورزی منجر می شود. dnaهای گل کلمی در واکنش lamp با استفاده از دو پرایمر حلقه ای، دو پرایمر ضربه زننده، dntpها، dna الگوی فاژ لامبدا و آنزیم dna پلیمراز bst در بازه های زمانی متفاوت ساخته می شوند. این بازه های زمانی منجر به تولید انواع dnaهای گل کلمی با محتوای متفاوت از تکرارهای معکوس و حلقه های ساقه ای می شود که الگوهای الکتروفورزی قابل مقایسه ای را به طور واضح در ژل آگاروز ایجاد می نماید. dnaهای ساخته شده بوسیله lamp و b-dna دو زنجیره ای طبیعی (dna ژنومی سالمون) پس از دیالیز در بافر گوموری و جدا شدن از نمکها، نوکلئوتیدها و پرایمرهای اضافی برای انجام مطالعات اسپکتروسکوپی ماوراء بنفش، طیف سنجی دورنگ نمایی دورانی و اسپکتروسکوپی فلورسانس مورد استفاده قرار گرفتند. آنالیزهای ساختاری dnaهای گل کلمی بوسیله طیف سنجی های دورنگ نمایی دورانی و ماوراء بنفش حاکی از کاهش ضریب بیضی واری مولکولی و ضریب خاموشی در مقایسه با b-dna می باشد. همچنین dnaهای گل کلمی فلورسانس ذاتی کمتر و فلورسانس خارجی بیشتری را در مقایسه با dna طبیعی از خود نشان دادند. پیچش زیاد و طویل بودن ساختارهای گل کلمی dnaهای lamp به تغییر در پارامترهای فیزیکی این نوع dna در مقایسه با dna طبیعی منجر می شود. نتایج بدست آمده، خصوصیاتی متفاوت از ماکرومولکول های dna ساخته شده در یک فرآیند lamp را معرفی نمود و نشان داد که این پدیده ها در اثر زیادی ساخته شدن تعداد این تکرارهای معکوس و حلقه های ساقه ای بوسیله طولانی شدن زمان این فرآیند می باشد. از سوی دیگر میکروکالریمتری نانوساختارهای ماکرومولکولی از منابع زیستی در نانوفناوری رویکرد مهمی در آنالیز ترمودینامیکی نانومواد می باشد. نانوساختارهای dna گل کلمی نانوساختارهایی دو و سه بعدی هستند که با استفاده از واکنش تکثیر حلقه ای اسیدهای دی اکسی ریبونوکلئیک اسید در شرایط تکدما ساخته می-شوند. این انواع نانوساختارهای dna رفتاری پلکانی شکل در الکتروفورز ژل آگاروز دارند و اندازه هایشان به صورت پی درپی افزایش می یابد. هر باند dna از dnaهای گل کلمی در الکتروفورز ژل آگاروز مشتمل بر نوع خاصی از نانوساختارهای dna می باشد و خواص ترمودینامیکی متفاوت از یکدیگر دارند. میکروکالریمتری روبشی تفاضلی dnaهای گل کلمی حاکی از واسرشتگی مرحله ای (stepwise) آنها در مقابل الگویی متعاون (cooperative) در dna طبیعی هستند. همچنین خصوصیات ترمودینامیکی نانوساختارهای dna گل کلمی پایداری بیشتر آنها را در مقایسه با dna طبیعی نشان دادند. بعلاوه اینکه آنالیزهای میکروکالریمتری این dnaهای ساخته شده نانویی موید آنتالپی های کالریمتری و وانتهوفی بالاتر بدلیل باندهای هیدروژنی بیشتر بودند که در شکل گیری زیرساختارهای موجود در این نانوساختارها در مقایسه با باندهای کمتر هیدروژنی در dna طبیعی وجود دارند.