Dynamic structure formation of DNA-coated colloids guided by enzymatic reactions
Translated title:
Dynamische Strukturbildung von DNA beschichteten Kolloiden getrieben durch enzymatische Reaktionen
Author:
Dehne, Henry
Year:
2020
Document type:
Dissertation
Faculty/School:
Fakultät für Physik
Advisor:
Bausch, Andreas (Prof. Dr.)
Referee:
Bausch, Andreas (Prof. Dr.); Simmel, Friedrich C. (Prof. Dr.)
Language:
en
Subject group:
BIO Biowissenschaften; PHY Physik
Keywords:
DNA coated colloids, dynamic structure formation, self-organisation, self-assembly
Translated keywords:
DNA beschichtete Kolloide, dynamische Strukturbildung, Selbstorganisation, Selbstassemblierung
TUM classification:
PHY 820d
Abstract:
Self-assembly of DNA coated colloids is a powerful concept to build functional materials. In this thesis, the specific control of the binding affinities is deployed to study the synergetic effects of the colloidal organisation on the mechanical performance of a colloidal-hydrogel. In addition, enzymatic reactions are used to control the interactions of the colloids dynamically. An antagonistic set of enzymatic reactions is utilized to polymerize and degrade RNA strands in order to achieve the autonomous and transient colloidal aggregation, while an oscillating reaction network is used to guide the periodic structure formation.
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Self-assembly of DNA coated colloids is a powerful concept to build functional materials. In this thesis, the specific control of the binding affinities is deployed to study the synergetic effects of the colloidal organisation on the mechanical performance of a colloidal-hydrogel. In addition, enzymatic reactions are used to control the interactions of the colloids dynamically. An antagonistic set of enzymatic reactions is utilized to polymerize and degrade RNA strands in order to achieve the au...
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Translated abstract:
Die Selbstassemblierung von DNA beschichteten Kolloiden ist ein wichtiger Bestandteil für die Entwicklung von funktionalen Materialien. Die spezifische Kontrolle über die Bindungsenergien wurde in dieser Arbeit ausgenutzt, um die synergetischen Effekte der kolloidalen Organisation auf die mechanischen Eigenschaften eines Kolloid-Hydrogels zu untersuchen. Zusätzlich wurden enzymatische Reaktionen dafür eingesetzt, die Wechselwirkungen der Kolloide dynamisch zu steuern. Die Polymerisation und Degradation von RNA Strängen durch den Einsatz von antagonistischen Enzymen führt hierbei zu einer autonomen und transienten Kolloid-aggregation, während ein oszillatorisches Reaktionsnetwerk für eine periodische Strukturbildung verwendet wurde.
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Die Selbstassemblierung von DNA beschichteten Kolloiden ist ein wichtiger Bestandteil für die Entwicklung von funktionalen Materialien. Die spezifische Kontrolle über die Bindungsenergien wurde in dieser Arbeit ausgenutzt, um die synergetischen Effekte der kolloidalen Organisation auf die mechanischen Eigenschaften eines Kolloid-Hydrogels zu untersuchen. Zusätzlich wurden enzymatische Reaktionen dafür eingesetzt, die Wechselwirkungen der Kolloide dynamisch zu steuern. Die Polymerisation und Degr...
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