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Bibliographic Metadata

Title
DNA origami nanostructures in biomedicine: Beyond drug delivery / vorgelegt von M.Sc., Charlotte Kielar ; [Erstgutachter: PD Dr. Adrian Keller, Zweitgutachter: Prof. Dr. Ilko Bald, Drittgutachter: Prof. Dr. Guido Grundmeier]
AuthorKielar, Charlotte
ParticipantsKeller, Adrian ; Bald, Ilko ; Grundmeier, Guido
PublishedPaderborn, 2020
Edition
Elektronische Ressource
Description1 Online-Ressource (VIII, 119 Seiten) : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2020
Annotation
Tag der Verteidigung: 15.07.2020
Defended on2020-07-15
LanguageEnglish
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-37809 
DOI10.17619/UNIPB/1-1022 
Files
DNA origami nanostructures in biomedicine: Beyond drug delivery [83.53 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Anwendungen von DNA-Origami-Nanostrukturen und kann in drei Hauptteile unterteilt werden.Im ersten Teil werden die in dieser Arbeit durchgeführten Experimente in den Kontext von DNA-Origami als Werkzeug für die Nanotechnologie gestellt. Zudem werden die Grundlagen zur DNA-Origami-Technik sowie (Hochgeschwindigkeits-)Rasterkraft\-mikroskopie (HS-AFM), die zum Verständnis dieser Arbeit benötigt werden, vermittelt. Der zweite Teil kann auch in zwei Abschnitte gegliedert werden. Der erste befasst sich mit der strukturellen Stabilität von DNA-Origami-Strukturen in Pufferlösungen mit niedrigem Mg(2+)-Gehalt und nach Langzeitlagerung der für die Assemblierung verwendeten Heftstränge. Beides sind relevante Aspekte für Anwendungen für Wirkstofftransport und -entdeckung.Es wird gezeigt, dass DNA-Origami in ausgewählten Puffern mit niedrigem Mg(2+)-Gehalt stabil bleiben und dass DNA-Origami auch nach mehrmonatiger Lagerung der Heftstränge mit hoher Ausbeute assembliert werden können. Die zweite Hälfte des Hauptteils widmet sich der Anwendung von DNA-Origami für Einzelmolekülstudien, die der fragmentbasierten Wirkstoffentdeckung dienen können, und wie Screening-Experimente mit HS-AFM beschleunigt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass eine genaue geometrische Anordnung funktioneller Moleküle auf DNA-Origami möglich ist, umverschiedene Protein-Liganden-Bindungssysteme gleichzeitig zu untersuchen, und dass HS-AFM unter bestimmten Bedingungen für ein Hochdurchsatz-Screening verwendet werden kann. Abschließend werden die Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst und ein Ausblick auf mögliche zukünftige Forschungen gegeben.

Abstract (English)

The present work is concerned with applications of DNA origami nanostructures and can be divided into three main parts. In the first part the experiments performed in this work will be put into a larger context of DNA origami as a tool for nanotechnology. The fundamentals of the DNA origami technique as well as atomic force microscopy and high-speed atomic force microscopy (HS-AFM) needed to get a proper understanding of the results of this work will be covered. The second part may be divided into two parts as well. The first of which is concerned with the structural stability of DNA origami structures in low Mg(2+) buffer solutions and after long-term storage of the staple strands used for assembly. Both are relevant aspects for drug-delivery and drug-discovery applications as well. It is further shown that DNA origami remain stable in selected low Mg(2+) buffers and that even after storage of the staple strands for several months DNA origami may be assembled with high yield. The second half of the main part devoted to the application of DNA origami for single-molecule studies which may aid fragment-based drug discovery and how screening experiments can be speed up using HS-AFM. The results show that precise geometric arrangement of functional molecules on DNA origami simultaneous investigation of different protein-ligand binding systems is possible and that under certain conditions HS-AFM can be used to allow high-throughput screening. At last, the results obtained within this work will be summarized and an outlook about possible future research will be given.

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CC-BY-License (4.0)Creative Commons Attribution 4.0 International License