DNA Origami as a Tool in Biosensing and Nanofabrication

Julkaisun otsikon käännös: DNA-Origamit Biosensorien ja Nanovalmistuksen Työkaluina

Petteri Piskunen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Itsejärjestyvät DNA (deoksiribonukleiinihappo)-origami-nanorakenteet tarjoavat helposti lähestyttävän tavan valmistaa ohjelmoitavia ja tarkkaan muokattavia alustoja nanomittakaavassa. Näitä mukautettavia alustoja voidaan käyttää monipuolisina työkaluina esimerkiksi lääketieteen, havainnoinnin ja kiinteän aineen nanovalmistusmenetelmien sovelluksissa. DNA:han pohjautuvien rakenteiden integroiminen erilaisiin vaativiin sovellusympäristöihin ei kuitenkaan yleensä ole suoraviivaista, joten uusia menetelmiä DNA-origamien stabiilisuuden parantamiseksi tarvitaan. Vaihtoehtoisesti origameja voidaan myös käyttää muiden ominaisuuksiltaan mielekkäämpien materiaalien muokkaamiseen. Tämän väitöskirjan julkaisussa I perehdytään DNA-origamien rakenteellisista yksityiskohdista riippuvaan stabiilisuuteen vertailemalla kahta ulkoisesti identtistä mutta sisäisiltä ominaisuuksiltaan erilaista DNA-origamia. Tutkimuksessa osoitetaan, että nämä rakenteet käyttäytyvät hyvin eri tavoin matalan sähköstaattisen varjostuksen puskuriliuoksissa ja endonukleaasi-entsyymejä sisältävissä ympäristöissä. Julkaisussa II DNA-origameja hyödynnetään sähkökemiallisen DNA-biosensorin komponentteina. DNA-origamin avulla kohdeanalyytin efektiivistä kokoa voidaan kasvattaa, jolloin sensorin herkkyyttä voidaan parantaa jopa kahdella kertaluokalla perinteisiin menetelmiin nähden.Julkaisuissa III ja IV kehitetään litografisia keinoja muuttaa DNA-origamien tarkat muodot täysin kiinteän aineen nanokuvioiksi. III esittelee optimoidun prosessiketjun DALI-tekniikalle (DNA-avusteinen litografia). IV vastaavasti kehittää DALI-menetelmää paljon pidemmälle ns. BLIN-tekniikaksi tehden siitä yhteensopivan huomattavasti aiempaa laajemman materiaalivalikoiman kanssa. Lopuksi julkaisut V ja VI hyödyntävät III- ja IV-julkaisuissa kehitettyjä nanovalmistusmenetelmiä pintavahvisteisessa Raman-spektroskopiassa (SERS) käytettävien mittausalustojen kuvioimiseen. Näin valmistettujen alustojen suorituskykyä karakterisoidaan sekä käytännön mittauksilla että simulaatioiden avulla. V:ssa keskitytään pelkästään partikkeleilla kuvioituihin pintoihin, joita BLIN-tekniikalla voidaan lähtökohtaisesti valmistaa. VI:ssa esitellään näiden pintojen lisäksi monipuolisempia rakenteita, jotka pohjautuvat kytkeytyneisiin partikkeli-apertuuri -kuvioihin. Tässä väitöskirjassa esitetyt työt tarjoavat tärkeitä näkökulmia DNA-origamien stabiilisuuteen ja demonstroivat, miten origameja voidaan hyödyntää lupaavina työkaluina optisissa ja sähkökemiallisissa biosensoreissa. DNA-origamien käyttö kiinteän aineen nanovalmistuksessa voi lisäksi mahdollistaa muutoin vaativien monitoiminnalisten ja monimutkaisten nanokuvioitujen pintojen valmistamisen erilaisiin käyttökohteisiin.
Julkaisun otsikon käännösDNA-Origamit Biosensorien ja Nanovalmistuksen Työkaluina
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Kostiainen, Mauri, Vastuuprofessori
  • Linko, Veikko, Ohjaaja
  • Shen, Boxuan, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1290-0
Sähköinen ISBN978-952-64-1291-7
TilaJulkaistu - 2023
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • DNA nanorakenteet
  • nanolitografia
  • plasmoniikka
  • anturit

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'DNA-Origamit Biosensorien ja Nanovalmistuksen Työkaluina'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä