以DNA為模板的銀納米簇熒光檢測及邏輯門的構建

肖周銳, 黃東華, 邊孟孟, 袁亞利, 聶瑾芳

(桂林理工大學化學與生物工程學院, 桂林 541004)

金屬納米簇是由幾個或幾十個金屬原子聚集在一起形成的納米顆粒, 其大小與費米波長大致相等, 在一定的激發條件下可產生能級分離并發出熒光[1～3]. 銀納米簇(Ag NCs)相對于其它材料, 具有合成方法簡單、 熒光發射波長可調及不易發生團聚等優點[4,5], 是納米團簇研究領域中具有發展前景的材料之一. 目前, 銀納米簇的合成主要以模板作輔助, 模板包括聚氨基胺樹狀大分子、 小分子化合物、 蛋白質和DNA等[6,7]. 由于合成方便和設計靈活的特點, DNA成為最常用的合成模板, 用以制備單鏈[8～13]和雙鏈DNA保護的銀納米簇(DNA-Ag NCs)[14,15]. DNA-Ag NCs的性質受到不同DNA長度和序列的影響, 通過設計特定序列, 可以合成熒光量子產率高、 穩定性好的DNA-Ag NCs[16]. DNA-Ag NCs已成為一種新型熒光納米探針, 被用于重金屬離子、 DNA、 蛋白質和有機分子的檢測以及生物成像等方面[17].

常見的邏輯門主要有2種: 一種是單輸入邏輯門, 如“YES”門、 “NOT”門; 另一種是多輸入邏輯門, 如“AND”門、 “OR”門、 “NAND”門、 “XOR”門和“NOR”門等[18]. 近幾十年來, 布爾邏輯在分子尺度上的應用引起了廣泛關注. 分子邏輯門是在分子開關研究的基礎上發展起來的, 操作對象是分子. 化學或生物反應類似于電子邏輯運算, 底物分子受到物理或化學反應的刺激, 然后反應得到產物分子. 這個過程可以看作是接收輸入信息, 執行邏輯操作, 然后導出算術結果[19]. 自然界的許多物理和化學過程均包含豐富的信息處……