核酸分子构象振动的模型分析

本文主要内容如下:1)提出了核酸分子构象振动的准刚性模型;2)用群论方法分析了RNA单链和DNA双链的构象振动;3)讨论了π电子激发(π激子)对构象振动的影响。     

基于氮化硅薄膜纳米孔制备及DNA分子检测

通过对影响聚焦离子束溅射氮化硅纳米孔的溅射时间和离子束束流2个主要参数的研究,优化了聚焦离子束溅射纳米孔加工工艺.提出了利用聚焦离子束对氮化硅薄膜进行减薄后再溅射纳米孔的加工工艺.采用该加工工艺不仅可以减小纳米孔的直径和厚度,还可以减小纳米孔的锥度.最后利用氮化硅纳米孔研究了不同孔径的纳米孔对48 kbλ-DNA过孔姿态的影响,结果表明,孔径较大时,DNA分子过孔存在多种过孔姿态,孔径越小,DNA分子越容易被拉直过孔.同时针对DNA过孔时引起的阻塞电流,提出了简易的计算模型.     

纳米孔DNA测序:我们在哪了?(英文)

纳米孔DNA测序技术是一类重要的DNA测序技术,可以实现长链DNA序的快速读取.一个DNA分子可以以毫秒每碱基,甚至更快的速度通过纳米孔,从而有可能实现在1 h以内完成人类全基因组测序.与下一代DNA测序技术(next generation DNA sequencing,NGS)相比较,纳米孔DNA测序技术可以实现单分子测序,无需使用酶进行样品扩增.纳米孔DNA测序技术是后NGS时代极具潜力的DNA测序技术.本文将介绍纳米孔DNA测序技术的研究现状,并讨论在这个快速发展的领域当中面临的挑战和机遇.     

蛋白质力谱测试中生物分子链耦联技术

蛋白质力谱测试是研究生物学的重要组成部分.蛋白质力谱测试的成功取决于两大技术:一是分子尺度的力谱测量能力,即皮牛量级的力学分辨力和纳米级别的空间分辨力;二是蛋白质样品制备能力,通过将微观生物分子链与介观微球/探针/基底耦联,实现对分子尺度蛋白质的有效测量.然而,蛋白质样品的耦联情况很难在视觉上直接观测,耦联效果的好坏决定测试的成败.因此,蛋白质样品相关制备方法、耦联工艺一直是单分子力谱测试中的研究重点.针对3种主要单分子力谱测试技术即光镊、磁镊及原子力显微术对测试蛋白质的需求特点,特别是对多分子链耦合样品的测试需求特点,介绍了多种基于基底修饰、蛋白质修饰和DNA链修饰的提高连接待测蛋白质与DNA链/微球/探针/玻片/云母片的方法,分析了各自的优缺点,并总结了典型的应用,为相关领域中样品的制备提供参考方案.     

番茄丛矮病毒组(Tombusviruses)成员外壳蛋白是一种单双链DNA结合蛋白

应用South-western技术以番茄丛矮病毒组(tombusvirus)6种病毒为材料研究了它们的外壳蛋白对单双链DNA的结合作用。结果表明tombus-组6种病毒(PLCV,AMCV,CNV,CyRSV,PAMV,TBSV)的外壳蛋白及PLCV重组外壳蛋白是一种单双链DNA结合蛋白,对单链DNA的结合能力远远超过双链DNA。这种结合作用可能与在tombus一组病毒外壳蛋白立体空间结构有关,因为当蛋白变性时结合作用大大降低。另外,一旦外壳蛋白与单链DNA发生相互作用,用4moL/L尿素或0.1％SDS在90°C水浴中难以洗掉。Tombus一组病毒外壳蛋白这种对单双链DNA的结合作用可能表明它们是一种参与病毒体内运输或调节复制的蛋白。     

高温退火对石墨烯摩擦性能的影响

为了探讨高温环境下石墨烯摩擦性能变化对其作为固体润滑剂性能的影响,采用原子力显微镜研究了单层石墨烯在空气中不同温度下退火后的摩擦学性能,比较了不同温度下退火前后摩擦力及黏附力的变化.通过拉曼光谱检测石墨烯的缺陷并计算石墨烯的缺陷密度,最后建立了不同荷载下单层石墨烯摩擦力随缺陷密度的变化关系.实验结果表明:在空气中退火后...     

Au表面MD膜的纳米摩擦特性的实验研究

利用原子力显微镜研究了不同类型金表面的纳米摩擦特性。结果表明,非活性端基修饰前后的阴离子化金表面和沉积单层分子沉积（ＭＤ）膜的金表面均有不同程度的润滑作用;而非活性端基修饰可以使其纳米摩擦特性稳定,并且可以显著降低摩擦力,这对于探索开发新型纳米尺度的薄膜润滑技术具有重要意义。     

基于二硫化钼固态纳米孔检测DNA分子实验研究

为了研究二硫化钼固态纳米孔在DNA检测中的性能,采用机械剥离的方法制备了单少层的二硫化钼,并将其转移到氮化硅基底上制作纳米孔,进行λ-DNA的过孔实验.研究了电压、溶液浓度对DNA分子通过二硫化钼固态纳米孔的过孔时间和幅值的影响,并与氮化硅纳米孔的实验进行了对比.实验结果表明,二硫化钼纳米孔中,使用1 mol/L的KCl溶液,λ-DNA通过纳米孔时所产生的阻塞电流信号幅值和标准幅值比都随着电压的升高而升高,过孔时间随着电压的升高而减小;而相同电压下,当KCl溶液浓度由1 mol/L降低到0.1 mol/L时,阻塞电流信号幅值随之下降,标准幅值比却随之升高,过孔速度变快.此外,在相同实验条件下,当基准幅值电流接近时,DNA分子通过二硫化钼纳米孔所产生的阻塞离子电流幅值明显高于通过氮化硅纳米孔时的阻塞离子电流幅值,归一化后的离子电流标准幅值比提高约3倍,证明二硫化钼薄膜具有更高的灵敏性和信噪比.     

氧化石墨烯对DNA荧光分子探针FRET效应的研究

研究了氧化石墨烯的浓度、氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度、DNA链长度对FRET效应的影响.研究表明,氧化石墨烯的浓度、氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度、DNA链长度对FRET效应都有着重要的影响.氧化石墨烯浓度越大,其对DNA分子探针的荧光猝灭效率越高;氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度越高,淬灭效率越高;DNA链越长,氧化石墨烯淬灭的效率越低.因此,氧化石墨烯的浓度、氧化石墨烯与DNA分子荧光探针的反应温度、DNA链长度对FRET效应都应该是设计生物传感器时考虑的因素.     

LiCl溶液中基于固态纳米孔的DNA检测

采用阳离子体积较小的LiCl溶液作为缓冲液,研究DNA在不同浓度下通过固态纳米孔时的行为特征,以探究DNA的过孔机理.实验结果表明,当LiCl溶液浓度从0.1 mol/L变化到1.0 mol/L时,由DNA过孔所引起的相对阻塞离子电流信号比值从0.014 42降低至0.002 79,而DNA完全通过纳米孔所需时间从0.30 ms增加至1.87 ms.对比1 mol/L KCl,Na Cl,LiCl三种溶液中DNA的过孔结果发现,在LiCl溶液中DNA的过孔时间分别为KCl,Na Cl溶液中的6.2和5.3倍,说明LiCl溶液能够有效降低DNA的过孔速度.此外,实验发现LiCl溶液中DNA主要以线性非折叠和折叠2种形态过孔.因此,增加LiCl溶液浓度可延长DNA的过孔时间,但会使相对阻塞离子电流信号幅值降低.     

石墨烯台阶处摩擦特性的分子动力学模拟

为了深入探讨硅探针在石墨烯台阶边缘的摩擦力变化特性及其微观摩擦机制,利用分子动力学方法建立模型,重点研究了不同的台阶层数、正压力作用下摩擦力变化规律,并利用x和z方向的应变云图分析摩擦特性.结果表明:正压力对石墨烯台阶边缘的摩擦力变化特性的影响不大,但台阶层数对石墨烯台阶边缘的摩擦力变化特性将产生较大影响;在压头爬上台阶的过程中,出现了明显挤压应力聚集的现象,在压头爬上多层台阶的过程中还伴随着挤压应力的释放;x方向的挤压应变以及z方向压坑中心圆的完整度是衡量摩擦力的重要指标.     

分子体系模拟实用简介第二版

随着计算机技术的蓬勃发展,分子模拟在材料科学、物理、化学和生物学领域正扮演着越来越重要的角色。本书是第二版,广泛地介绍了原子尺度的分子模拟技术。第一部分集中于分子体系势能的计算方法,较第一版增加了量子化学（QM）、分子力学（MM）和QM／MM混合势的章节。第二部分介绍体系构象、动力学和热力学性质的研究方法,     

基于分形理论的多片盘式湿式制动器摩擦模型

为了提高和改善多片盘式湿式制动器在工作时的性能,针对制动器在制动过程中的摩擦特性,分析摩擦副间微凸体的实际和名义接触面积、分形维数、轮廓幅值尺度因数对黏着摩擦系数和摩擦力的影响规律,计算摩擦副接触面微凸体间的分子切向力和其弹-塑性区域的法向载荷,确定弹性与塑性接触区域的临界接触斑点面积,提出基于分形理论的多片盘式湿式制动器摩擦模型.通过研究得到:考虑微凸体间微粒相互作用时摩擦系数和摩擦力的μA~A*t和F~A*t曲线;基于分形理论的摩擦模型用分形维数对摩擦副间微凸体的无标度性进行了定义,得到的摩擦力理论曲线与试验基本相符.     

铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜的摩擦学特性

为研究铝金属薄膜上三氯十八硅烷(OTS)自组装分子膜的摩擦学特性,采用自组装的方法在铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜,分析了纳米尺度和毫牛尺度下载荷、滑动速度以及紫外照射对薄膜摩擦学特性的影响.结果表明:制备的OTS自组装分子膜具有疏水特性和良好的润滑性能.紫外照射5 min后,自组装分子膜摩擦力降低;紫外照射15 min时,自组装分子膜的网状结构受到破坏,减弱了润滑效果.在纳米尺度和毫牛尺度下,摩擦力随载荷和滑动速度的增大而增大;铝金属薄膜摩擦系数降低时,自组装分子膜磨损显著降低,摩擦副的耐久性略有提高.     

Tm值差异型不对称PCR方法的建立及其在分子诊断中的应用

多数分子诊断方法对靶基因的检测都是以单链DNA为基础的,如何获得大量和高质量的单链靶DNA分子一直是研究热点.以包含BRCA1基因上3个单核苷酸多态性(SNP)的DNA片段为研究对象,通过调整不对称扩增引物碱基序列组成(5′-端引入错配或加入锁核苷酸(locked nucleic acid,LNA)),使用相差10倍浓度来增加不对称引物间Tm值差异,改进扩增条件(添加增强剂的扩增缓冲液,不同退火温度的二阶循环扩增程序)后,进行不对称扩增来产生大量单链靶DNA产物.结果表明Tm差异型不对称PCR(Tm difference asymmetric PCR,TDA-PCR)可有效提高单链DNA分子产率,降低引物设计难度,也扩大了模板序列的适用范围.此外,还针对禽流感病毒H5N1的血凝素(haemagglutinin)HA基因保守序列进行不对称扩增,用获得的单链DNA为模板进行焦磷酸测序检测,所得结果与参考序列一致且无明显干扰信号.因此,采用Tm值差异型不对称PCR可使焦磷酸测序等分子诊断流程更为简便,成本更低,效率更高,具有很好的通用性和实用性.     

劳氏紫在DNA修饰的金电极上的电化学行为

使用循环伏安和交流阻抗技术研究了劳氏紫在纳米金和单双链DNA修饰的金电极表面的电化学行为．劳氏紫在纳米金和DNA修饰的金电极表面显示了良好的氧化还原电特性．纳米金在金电极表面的修饰改善了劳氏紫的氧化还原特性．循环伏安结果显示劳氏紫和双链DNA的作用比和单链DNA的作用更强,其结果使电位发生更大的正移并使氧化还原峰电流有所增大．劳氏紫和双链DNA的这种相互作用对于基因药物的设计有重要的意义．这种作用也被交流阻抗研究结果所证实．     

受限Lennard-Jones流体自扩散系数的分子动力学模拟

基于平衡态分子动力学(EMD)方法,建立了受限空间中的Lennard-Jones(LJ)流体自扩散模型.采用径向分布函数对LJ流体微观结构进行了表征,模拟了LJ流体在纳米尺度受限空间中的自扩散系数,并将其与相应的自由空间内LJ流体自扩散系数进行了比较,同时从分子水平分析了温度、密度和受限尺度对自扩散系数的影响.研究结果...     

多芳基咪唑CPD的合成及与G-四链体相互作用研究

以4-氟苯甲醛为起始原料，通过安息香缩合反应、氧化反应、亲核取代反应以及Debus-Radziszewski咪唑合成反应等步骤，合成得到了多芳基咪唑CPD.¹H NMR、¹³C NMR和HRMS确证其结构.紫外光谱实验和荧光光谱实验研究表明CPD对部分G-四链体具有一定的荧光识别作用，特别是可以识别c-myc G-四链体.单链DNA、双链DNA均不能使CPD的荧光产生增强，表现出较好的选择性.分子对接结果表明：CPD能堆积在G-四分体上，两条胺基侧链深入到G-四链体的负电性沟槽中，发生静电吸引作用，导致原有的分子构象发生变化，因而发射出荧光.     

利用ABEEM/MM模型对气态丝氨酸和苏氨酸残基二肽分子构象的研究

应用ABEEM／MM浮动电荷模型（原子一键电负性均衡方法融合进分子力场）对气态丝氨酸和苏氨酸残基二肽分子构象进行了初步的研究,与经典的力场模型相比,该方法中的静电势包含了分子内和分子间的静电极化作用,以及分子内电荷转移影响,同时加入了化学键等非原子中心电荷位点,合理的体现了分子中的电荷分布。相对其他极化力场模型,该模型具有计算量较小的特点。结果表明：我们模型计算的两种二肽分子的构象能和关键二面角结构与从头计算结果符合得很好,优于其他力场模型。     

钛合金表面稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜的摩擦磨损性能

利用自组装成膜技术在钛合金基片表面制备了稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜,采用接触角测量仪测量薄膜表面的接触角,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面的微观形貌,并利用UMT-2MT型摩擦磨损试验机及原子力显微镜研究薄膜的宏观及微观摩擦磨损性能.结果表明:所制备的稀土离子改性双层羧基化石墨烯复合薄膜具有优异的摩擦磨损性能;相比于单层薄膜,稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜具有更低的摩擦系数和微观摩擦力,表现出更优异的宏观及微观摩擦磨损性能.