| 摘要 | 第5-7页 |
| abstract | 第7-9页 |
| 第1章 引言 | 第17-39页 |
| 1.1 DNA分子的化学反应特性和纳米材料特性 | 第17页 |
| 1.2 DNA计算和DNA纳米结构观测平台 | 第17-35页 |
| 1.2.1 基于DNA的生物计算体系 | 第17-24页 |
| 1.2.1.1 DNA链取代反应 | 第20页 |
| 1.2.1.2 基于链取代反应的DNA计算系统的设计 | 第20-22页 |
| 1.2.1.3 DNA链取代反应构建的计算网络 | 第22-24页 |
| 1.2.2 DNA水凝胶 | 第24-26页 |
| 1.2.2.1 DNA水凝胶的设计 | 第24页 |
| 1.2.2.2 响应型的智能DNA水凝胶 | 第24-26页 |
| 1.2.3 DNA折纸 | 第26-31页 |
| 1.2.3.1 DNA折纸在生物成像中的应用 | 第28-31页 |
| 1.2.4 光学超分辨成像 | 第31-35页 |
| 1.2.4.1 突破光学衍射极限的成像方法 | 第31-34页 |
| 1.2.4.2 光学超分辨成像在DNA纳米结构表征中的应用 | 第34-35页 |
| 1.3 总结和课题提出 | 第35-39页 |
| 第2章 基于DNA链取代反应的数字逻辑电路 | 第39-73页 |
| 2.1 引言 | 第39-41页 |
| 2.2 实验部分 | 第41-46页 |
| 2.2.1 试剂 | 第41页 |
| 2.2.2 DNA链的序列的设计 | 第41-44页 |
| 2.2.3 DNA链的定浓和DNA双链的制备 | 第44-45页 |
| 2.2.4 基本运算单元的功能性测试 | 第45页 |
| 2.2.5 转接器的功能性测试 | 第45页 |
| 2.2.6 扇入、扇出电路的运行和输出信号读取 | 第45-46页 |
| 2.2.7 电路运行情况的数值模拟 | 第46页 |
| 2.2.8 链取代反应的单分子观察 | 第46页 |
| 2.3 结果与讨论 | 第46-71页 |
| 2.3.1 结构域长度对链取代反应的影响 | 第46-48页 |
| 2.3.2 基本链取代反应的结构设计 | 第48-51页 |
| 2.3.3 链取代反应的单分子观察 | 第51-53页 |
| 2.3.4 基本的双轨运算单元 | 第53-57页 |
| 2.3.5 转接器实现可放大的信号转换 | 第57-61页 |
| 2.3.6 基于双轨运算单元的级联运算 | 第61-66页 |
| 2.3.7 基于双轨运算单元的扇入、扇出运算 | 第66-68页 |
| 2.3.8 基于双轨逻辑运算单元的多种功能性运算 | 第68-70页 |
| 2.3.9 基于功能的电路化简与生成 | 第70-71页 |
| 2.4 结论 | 第71-73页 |
| 第3章 ATP快速响应的DNA水凝胶 | 第73-81页 |
| 3.1 引言 | 第73-74页 |
| 3.2 实验部分 | 第74-76页 |
| 3.2.1 试剂 | 第74-75页 |
| 3.2.2 DNA链的定浓与DNA水凝胶的制备 | 第75页 |
| 3.2.3 DNA水凝胶的流变学表征 | 第75页 |
| 3.2.4 ATP响应的有效性和特异性测试 | 第75-76页 |
| 3.3 结果与讨论 | 第76-79页 |
| 3.3.1 DNA水凝胶的流变学特征 | 第76-77页 |
| 3.3.2 DNA水凝胶的ATP响应特性 | 第77页 |
| 3.3.3 DNA水凝胶对ATP响应的特异性 | 第77-79页 |
| 3.4 结论 | 第79-81页 |
| 第4章 DNA折纸平台上的CRISPR单分子行为研究 | 第81-105页 |
| 4.1 引言 | 第81页 |
| 4.2 实验部分 | 第81-87页 |
| 4.2.1 试剂 | 第81-84页 |
| 4.2.2 组装靶标的DNA折纸制备 | 第84-85页 |
| 4.2.3 sgRNA的准备 | 第85页 |
| 4.2.4 DNA切割与结合的PAGE电泳表征 | 第85页 |
| 4.2.5 AFM下的单分子观察 | 第85页 |
| 4.2.6 盖玻片修饰 | 第85-86页 |
| 4.2.7 TIRFM下的单分子观察 | 第86-87页 |
| 4.3 结果与讨论 | 第87-103页 |
| 4.3.1 DNA折纸上单分子CRISPR作用的AFM观察 | 第87-88页 |
| 4.3.2 TIRF上实时观察sgRNA/Cas9的切割动态 | 第88-89页 |
| 4.3.3 溶液中存在干扰单链DNA时对CRISPR系统的影响 | 第89-90页 |
| 4.3.4 DNA折纸上的篱笆链对CRISPR靶标结合作用的影响 | 第90-92页 |
| 4.3.5 DNA折纸上的篱笆链对CRISPR靶标切割作用的影响 | 第92-93页 |
| 4.3.6 切割增强效应的建模分析 | 第93-94页 |
| 4.3.7 篱笆链引起的切割增强效应的距离相关性 | 第94-95页 |
| 4.3.8 篱笆链引起的切割增强效应的PAM密度相关性 | 第95-97页 |
| 4.3.9 TIRF下单分子观察DNA折纸上的篱笆链对Cas9结合事件的影响 | 第97-98页 |
| 4.3.10 单分子追踪Cas9结合到DNA折纸上以后的运动轨迹 | 第98页 |
| 4.3.11 通过双链化的方法研究每个sgRNA上每个结构域的作用 | 第98-101页 |
| 4.3.12 利用本地化激活的体系实现CRISPR/Cas9作用的空间特异性 | 第101-102页 |
| 4.3.13 利用加尾的sgRNA实现CRISPR系统作用的空间特异性 | 第102-103页 |
| 4.4 结论 | 第103-105页 |
| 第5章 DNA纳米结构的光学超分辨成像 | 第105-125页 |
| 5.1 引言 | 第105页 |
| 5.2 实验部分 | 第105-108页 |
| 5.2.1 试剂 | 第105-106页 |
| 5.2.2 荧光闪烁成像buffer制备 | 第106页 |
| 5.2.3 细胞微管的荧光标记 | 第106页 |
| 5.2.4 DNA折纸的制备 | 第106-107页 |
| 5.2.5 基于淬灭的超分辨成像 | 第107页 |
| 5.2.6 细胞微管的STORM成像 | 第107页 |
| 5.2.7 DNA折纸的STROM成像 | 第107页 |
| 5.2.8 DNA折纸的DNA-PAINT成像 | 第107-108页 |
| 5.3 结果与讨论 | 第108-122页 |
| 5.3.1 基于点扫描的成像方式带来的分辨率限制 | 第108-109页 |
| 5.3.2 利用荧光分子集体淬灭的过程实现超分辨成像 | 第109-110页 |
| 5.3.3 通过荧光分子的淬灭、唤醒过程实现对纳米颗粒和细胞微管结构的二维超分辨 | 第110-113页 |
| 5.3.4 图片的二维超分辨重建 | 第113页 |
| 5.3.5 光斑形状对荧光分子数密度的依赖性 | 第113-115页 |
| 5.3.6 荧光分子激发特性对光斑形状的影响 | 第115-116页 |
| 5.3.7 利用N-STORM系统实现细胞骨架结构的三维超分辨成像 | 第116页 |
| 5.3.8 利用N-STORM结合漂移校正优化实现DNA折纸上结构的超分辨成像 | 第116-118页 |
| 5.3.9 通过设计DNA折纸上的目标形状表征成像分辨率 | 第118-119页 |
| 5.3.10 利用DNA-PAINT技术实现DNA折纸上的形貌表征 | 第119-121页 |
| 5.3.11 CRISPR特异性切割作用的超分辨表征 | 第121-122页 |
| 5.4 结论 | 第122-125页 |
| 第6章 总结和展望 | 第125-127页 |
| 参考文献 | 第127-137页 |
| 致谢 | 第137-141页 |
| 作者简历及攻读博士学位期间发表的学术论文与研究成果 | 第141页 |
