Fluorescence Control at the DNA / Polymer Interface

Research output: Book/anthology/dissertation/reportPh.D. thesisResearch

Standard

Fluorescence Control at the DNA / Polymer Interface. / Gudnason, Daniel Aron.

2019. 202 p.

Research output: Book/anthology/dissertation/reportPh.D. thesisResearch

Harvard

APA

CBE

MLA

Vancouver

Author

Gudnason, Daniel Aron. / Fluorescence Control at the DNA / Polymer Interface. 2019. 202 p.

Bibtex

@phdthesis{10d2df9e707246a1bf003b08c61f6ed9,
title = "Fluorescence Control at the DNA / Polymer Interface",
abstract = "Centralt for arbejdet pr{\ae}senteret her er to materialer; konjugerede polymerer og DNA. Det har generelt v{\ae}ret en vigtig opgave at opn{\aa} strukturel kontrol over konjugerede polymere, siden de besidder en st{\ae}rk relation mellem fotofysiske egenskaber og struktur. Arbejdet omkring dette emne har sp{\ae}ndt over flere forskellige st{\o}rrelses skalaer - fra faststofs strukturer til enkelt molekyle niveau. P{\aa} den anden side, er pr{\ae}cis rumlig kontrol bagt ind i DNA-nanoteknologi feltet grundet DNA{\textquoteright}s natur. Dog er DNA ikke fotofysisk aktivt i sig selv, hvorfor kreationen af DNA baserede fotonik er afh{\ae}ngig af DNA funktionaliserede fotofysiske aktive materialer.Arbejdet pr{\ae}senteret i denne afhandling kredser omkring en DNA funktionaliseret konjugeret polymer ved navn poly(APPV-DNA). Tilstedev{\ae}relsen af DNA p{\aa} hver monomer enhed p{\aa} denne polymer g{\o}r den kompatibel med DNA-nanoteknologi, hvilket muligg{\o}r dens brug i DNA baserede applikationer. Hovedm{\aa}let bag forskningen pr{\ae}senteret i denne afhandling er at opn{\aa} kontrol over fluorescens egenskaberne bag poly(APPV-DNA) ved polymer / DNA gr{\ae}nsefladen.Fluorescens kontrol blev opn{\aa}et for polymer materialet i forskellige niveauer. F{\o}rst p{\aa}viste vi via studier p{\aa} ensemble niveau at vi kunne etablerede kontrol over poly(APPV-DNA). Vi viser at aggregerings tilstanden af poly(APPV-DNA) kan blive kontrolleret via ion og sekvens specifikke DNA interaktioner. MgCl\textsubscript{2} blev p{\aa}vist at kunne medierede aggregering af polymeren, hvorimod DNA medierede af-aggregering. Dermed opn{\aa}ede vi egenskaben til at kontrollere aggregeringstilstanden af polymeren hvorigennem dens fluorescensegenskaber kan blive kontrolleret. Fluorescens kontrol af materialet blev ogs{\aa} opn{\aa}et ved enkelt molekyle niveau. Her pr{\ae}senterede vi origami-overflade bundne poly(APPV-DNA) polymere som en platform til at unders{\o}ge enkelte polymere i vandig opl{\o}sning. B{\aa}de enkelte og aggregerede polymer kunne blive unders{\o}gt ved denne metode gennem kombinationen DNA-origami design og buffer udskiftning. Desuden etablerede vi kontrol over platformen ved at kunne inducere af-aggregering af pr{\ae}-aggregerede polymere, intramolekyl{\ae}r aggregering af enkelte polymere og ved design af en origami platform der er mere aggregerings resistent. Platformen tillader os ogs{\aa} at skelne imellem forskellige typer af polymer aggregater ved at f{\o}lge deres strukturdynamik, hvilket medf{\o}rer en ny m{\aa}de at m{\aa}le konjugerede polyelectrolyt baserede aggregater.Sidst n{\ae}vnt blev fluorescens kontrol ogs{\aa} opn{\aa}et p{\aa} applikations niveau. To forskellige applikationer der gjorde brug af poly(APPV-DNA) blev unders{\o}gt. F{\o}rst blev poly(APPV-DNA) unders{\o}gt for dets lys amplifikations effekt p{\aa} molekyl{\ae}rt plan. Ved at bruge strategierne for polymer kontrol opn{\aa}et i de forrige studier, blev en afh{\ae}ngighed imellem polymer struktur og lys amplifikations effekten observeret. Desuden blev det p{\aa}vist at en enkelt polymer kunne forst{\ae}rke lyset fra et enkelt farvestof med en faktor 3, eller forst{\ae}rke lys udsendelse af to farvestoffer samtidigt med en faktor 2.9.Poly(APPV-DNA) blev ogs{\aa} brugt som en lys leder, ved at bruge den som energi bro imellem to typer af farvestoffer; en s{\aa}kaldt energi donor og acceptor til polymeren. Vi fandt at polymeren kunne lede lys op til 22 nm, hvilket repr{\ae}senterer en forbedring over tidligere fors{\o}g p{\aa} at skabe DNA baserede lys ledere baseret p{\aa} molekyl{\ae}re farvestoffer.",
author = "Gudnason, {Daniel Aron}",
year = "2019",
month = mar,
language = "English",

}

RIS

TY - BOOK

T1 - Fluorescence Control at the DNA / Polymer Interface

AU - Gudnason, Daniel Aron

PY - 2019/3

Y1 - 2019/3

N2 - Centralt for arbejdet præsenteret her er to materialer; konjugerede polymerer og DNA. Det har generelt været en vigtig opgave at opnå strukturel kontrol over konjugerede polymere, siden de besidder en stærk relation mellem fotofysiske egenskaber og struktur. Arbejdet omkring dette emne har spændt over flere forskellige størrelses skalaer - fra faststofs strukturer til enkelt molekyle niveau. På den anden side, er præcis rumlig kontrol bagt ind i DNA-nanoteknologi feltet grundet DNA’s natur. Dog er DNA ikke fotofysisk aktivt i sig selv, hvorfor kreationen af DNA baserede fotonik er afhængig af DNA funktionaliserede fotofysiske aktive materialer.Arbejdet præsenteret i denne afhandling kredser omkring en DNA funktionaliseret konjugeret polymer ved navn poly(APPV-DNA). Tilstedeværelsen af DNA på hver monomer enhed på denne polymer gør den kompatibel med DNA-nanoteknologi, hvilket muliggør dens brug i DNA baserede applikationer. Hovedmålet bag forskningen præsenteret i denne afhandling er at opnå kontrol over fluorescens egenskaberne bag poly(APPV-DNA) ved polymer / DNA grænsefladen.Fluorescens kontrol blev opnået for polymer materialet i forskellige niveauer. Først påviste vi via studier på ensemble niveau at vi kunne etablerede kontrol over poly(APPV-DNA). Vi viser at aggregerings tilstanden af poly(APPV-DNA) kan blive kontrolleret via ion og sekvens specifikke DNA interaktioner. MgCl\textsubscript{2} blev påvist at kunne medierede aggregering af polymeren, hvorimod DNA medierede af-aggregering. Dermed opnåede vi egenskaben til at kontrollere aggregeringstilstanden af polymeren hvorigennem dens fluorescensegenskaber kan blive kontrolleret. Fluorescens kontrol af materialet blev også opnået ved enkelt molekyle niveau. Her præsenterede vi origami-overflade bundne poly(APPV-DNA) polymere som en platform til at undersøge enkelte polymere i vandig opløsning. Både enkelte og aggregerede polymer kunne blive undersøgt ved denne metode gennem kombinationen DNA-origami design og buffer udskiftning. Desuden etablerede vi kontrol over platformen ved at kunne inducere af-aggregering af præ-aggregerede polymere, intramolekylær aggregering af enkelte polymere og ved design af en origami platform der er mere aggregerings resistent. Platformen tillader os også at skelne imellem forskellige typer af polymer aggregater ved at følge deres strukturdynamik, hvilket medfører en ny måde at måle konjugerede polyelectrolyt baserede aggregater.Sidst nævnt blev fluorescens kontrol også opnået på applikations niveau. To forskellige applikationer der gjorde brug af poly(APPV-DNA) blev undersøgt. Først blev poly(APPV-DNA) undersøgt for dets lys amplifikations effekt på molekylært plan. Ved at bruge strategierne for polymer kontrol opnået i de forrige studier, blev en afhængighed imellem polymer struktur og lys amplifikations effekten observeret. Desuden blev det påvist at en enkelt polymer kunne forstærke lyset fra et enkelt farvestof med en faktor 3, eller forstærke lys udsendelse af to farvestoffer samtidigt med en faktor 2.9.Poly(APPV-DNA) blev også brugt som en lys leder, ved at bruge den som energi bro imellem to typer af farvestoffer; en såkaldt energi donor og acceptor til polymeren. Vi fandt at polymeren kunne lede lys op til 22 nm, hvilket repræsenterer en forbedring over tidligere forsøg på at skabe DNA baserede lys ledere baseret på molekylære farvestoffer.

AB - Centralt for arbejdet præsenteret her er to materialer; konjugerede polymerer og DNA. Det har generelt været en vigtig opgave at opnå strukturel kontrol over konjugerede polymere, siden de besidder en stærk relation mellem fotofysiske egenskaber og struktur. Arbejdet omkring dette emne har spændt over flere forskellige størrelses skalaer - fra faststofs strukturer til enkelt molekyle niveau. På den anden side, er præcis rumlig kontrol bagt ind i DNA-nanoteknologi feltet grundet DNA’s natur. Dog er DNA ikke fotofysisk aktivt i sig selv, hvorfor kreationen af DNA baserede fotonik er afhængig af DNA funktionaliserede fotofysiske aktive materialer.Arbejdet præsenteret i denne afhandling kredser omkring en DNA funktionaliseret konjugeret polymer ved navn poly(APPV-DNA). Tilstedeværelsen af DNA på hver monomer enhed på denne polymer gør den kompatibel med DNA-nanoteknologi, hvilket muliggør dens brug i DNA baserede applikationer. Hovedmålet bag forskningen præsenteret i denne afhandling er at opnå kontrol over fluorescens egenskaberne bag poly(APPV-DNA) ved polymer / DNA grænsefladen.Fluorescens kontrol blev opnået for polymer materialet i forskellige niveauer. Først påviste vi via studier på ensemble niveau at vi kunne etablerede kontrol over poly(APPV-DNA). Vi viser at aggregerings tilstanden af poly(APPV-DNA) kan blive kontrolleret via ion og sekvens specifikke DNA interaktioner. MgCl\textsubscript{2} blev påvist at kunne medierede aggregering af polymeren, hvorimod DNA medierede af-aggregering. Dermed opnåede vi egenskaben til at kontrollere aggregeringstilstanden af polymeren hvorigennem dens fluorescensegenskaber kan blive kontrolleret. Fluorescens kontrol af materialet blev også opnået ved enkelt molekyle niveau. Her præsenterede vi origami-overflade bundne poly(APPV-DNA) polymere som en platform til at undersøge enkelte polymere i vandig opløsning. Både enkelte og aggregerede polymer kunne blive undersøgt ved denne metode gennem kombinationen DNA-origami design og buffer udskiftning. Desuden etablerede vi kontrol over platformen ved at kunne inducere af-aggregering af præ-aggregerede polymere, intramolekylær aggregering af enkelte polymere og ved design af en origami platform der er mere aggregerings resistent. Platformen tillader os også at skelne imellem forskellige typer af polymer aggregater ved at følge deres strukturdynamik, hvilket medfører en ny måde at måle konjugerede polyelectrolyt baserede aggregater.Sidst nævnt blev fluorescens kontrol også opnået på applikations niveau. To forskellige applikationer der gjorde brug af poly(APPV-DNA) blev undersøgt. Først blev poly(APPV-DNA) undersøgt for dets lys amplifikations effekt på molekylært plan. Ved at bruge strategierne for polymer kontrol opnået i de forrige studier, blev en afhængighed imellem polymer struktur og lys amplifikations effekten observeret. Desuden blev det påvist at en enkelt polymer kunne forstærke lyset fra et enkelt farvestof med en faktor 3, eller forstærke lys udsendelse af to farvestoffer samtidigt med en faktor 2.9.Poly(APPV-DNA) blev også brugt som en lys leder, ved at bruge den som energi bro imellem to typer af farvestoffer; en såkaldt energi donor og acceptor til polymeren. Vi fandt at polymeren kunne lede lys op til 22 nm, hvilket repræsenterer en forbedring over tidligere forsøg på at skabe DNA baserede lys ledere baseret på molekylære farvestoffer.

M3 - Ph.D. thesis

BT - Fluorescence Control at the DNA / Polymer Interface

ER -