G5 Artikkeliväitöskirja
Functional DNA nanostructures for molecular transportation and biosensing (2021)
Toiminnalliset DNA-nanorakenteet molekyylikuljettimina ja biosensoreina

Ijäs, H. (2021). Functional DNA nanostructures for molecular transportation and biosensing [Doctoral dissertation]. Jyväskylän yliopisto. JYU Dissertations, 360. http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-8556-1(external link)

JYU-tekijät tai -toimittajat

Julkaisun tiedot

Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Ijäs, Heini

eISBN: 978-951-39-8556-1

Lehti tai sarja: JYU Dissertations

eISSN: 2489-9003

Julkaisuvuosi: 2021

Sarjan numero: 360

Kirjan kokonaissivumäärä: 1 verkkoaineisto (85 sivua, 41 sivua useina numerointijaksoina, 55 numeroimatonta sivua)

Kustantaja: Jyväskylän yliopisto

Kustannuspaikka: Jyväskylä

Julkaisumaa: Suomi

Julkaisun kieli: englanti

Pysyvä verkko-osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-8556-1(external link)

Julkaisun avoin saatavuus: Avoimesti saatavilla

Julkaisukanavan avoin saatavuus: Kokonaan avoin julkaisukanava

Tiivistelmä

Tässä väitöskirjatyössä valmistettiin DNA-origamitekniikan avulla DNA-nanorakenteita ja tutkittiin niiden toimintaa ympäristön ärsykkeisiin reagoivina laitteina ja molekyylikuljettimina. DNA-origamirakenteita voidaan käyttää esimerkiksi biosensoritekniikoiden ja biolääketieteen menetelmien kehittämiseen. Näitä sovelluskohteita varten niiden toiminnalisuus, soveltuvuus (lääkaine)molekyylien kuljetukseen ja kapselointiin sekä rakenteellinen kestävyys fysiologisissa olosuhteissa täytyy määrittää läpikotaisesti. Työn ensimmäisessä kokeellisessa osassa suunniteltiin kaksi pH-responsiivista DNA-origamilaitetta ja tutkittiin niiden rakennemuutoksia pH:n muuttuessa. Työssä valmistettiin DNA-nanokapseli molekyylien kuljetukseen ja vetoketjumainen DNA-origamirakenne biosensoreiden kehitykseen. Spektroskooppisten ja sähkökemiallisten mittausten avulla määritettiin, että paikkaspesifisesti DNA-kolmoisjuosteilla funktionalisoitujen laitteiden rakenteellista tilaa voitiin hallita tarkasti ja toistettavasti pH:n avulla. Molekyylikuljetusta tutkittiin lataamalla DNA-nanokapselit kultananopartikkeleilla ja entsyymeillä, jotka voitiin sulkea kapseleiden sisälle ja paljastaa ympäristölle pH:ta muuttamalla. Lisäksi karakterisoitiin syöpälääke doksorubisiinin sitoutumista DNA-origameihin ja saatiin tarkempaa tietoa siitä, miten DNA-nanorakenteita voidaan hyödyntää DNA-interkalaattorien kuljetuksessa. Lopuksi tutkittiin valmistettujen DNA-nanokuljettimien kestävyyttä fysiologisissa olosuhteissa. Nanokapselit pysyivät toiminnallisina fysiologisissa suolapitoisuuksissa. Doksorubisiinilla ladattujen DNA-origamien muoto ja niihin sitoutuneen doksorubisiinin määrä vaikuttivat siihen, miten nopeasti rakenteet hajosivat nukleaasien vaikutuksesta. Tämän seurauksena doksorubisiini vapautui ympäristöön kustomoitavilla nopeuksilla. Työssä esitetty yksityiskohtainen biofysikaalinen ja -kemiallinen karakterisointi luo kokonaisvaltaista pohjaa DNA nanorakenteiden sovelluskehitykselle.

YSO-asiasanat: nanorakenteet; DNA; kapselit; lääkeaineet; nanohiukkaset; entsyymit; nanobiotekniikka; nanolääketiede

Vapaat asiasanat: DNA origami; DNA triplexes; doxorubicin; drug delivery; enzymes; fluorescence; nanoparticles

Liittyvät organisaatiot

OKM-raportointi: Kyllä

VIRTA-lähetysvuosi: 2021