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文檔簡介
1、本文利用統(tǒng)計(jì)力學(xué)、聚合物化學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)等建模方法和計(jì)算技術(shù),建立模擬無標(biāo)記生物檢測(cè)中基因芯片納米力學(xué)行為的能量模型,以確立DNA分子結(jié)構(gòu)特征、緩沖鹽溶液濃度等因素與基因芯片納米力學(xué)行為之間的關(guān)系。根據(jù)基因芯片的變形和結(jié)構(gòu)特征,采用層合梁兩變量新模型,建立基因芯片的四層梁模型,并數(shù)值預(yù)測(cè)基因芯片的納米撓度響應(yīng). 針對(duì)雙鏈DNA(dsDNA)系統(tǒng),在Strey經(jīng)驗(yàn)勢(shì)的基礎(chǔ)上,首先,將dsDNA芯片視為四層懸臂梁結(jié)構(gòu),建立了分析基
2、因芯片納米力學(xué)行為的能量模型;其次,利用能量最小原理,計(jì)算了基因芯片的納米撓度,并和Wu的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,數(shù)值預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好;最后,研究了DNA封裝和制造過程中鏈間距隨機(jī)性分布和彈性模量隨機(jī)性因素對(duì)基因芯片納米撓度響應(yīng)的影響。四層梁模型和兩層梁模型的比較表明,在分析基因芯片納米力學(xué)行為時(shí),不應(yīng)忽略金層和鉻層對(duì)基因芯片撓度響應(yīng)的影響。 針對(duì)單鏈DNA(ssDNA)系統(tǒng),借助尺度法,考慮軟體聚合物的構(gòu)型熵和非靜電作用
3、、滲透能、靜電排斥能等因素,建立了封裝時(shí)弱相ssDNA芯片的能量模型,預(yù)測(cè)封裝時(shí)基因芯片的納米力學(xué)行為,并分析封裝密度和DNA鏈長等因素對(duì)基因芯片封裝撓度的影響。首先,將基因芯片的生物層視為一個(gè)聚合物毛刷結(jié)構(gòu),采用Daoud-Cotton模型,分析了弱相ssDNA系統(tǒng)構(gòu)型熵和非靜電作用產(chǎn)生的能量以及對(duì)芯片撓度的影響。其次,采用聚電解質(zhì)溶液理論中反離子的Poisson-Boltzmann分布假設(shè),分析了溶液中反離子進(jìn)入DNA毛刷結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生
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