Väitös lääketieteellisen tekniikan alalta, DI Joonas Ryssy

Vastaväittäjä: professori Andreas Walther, Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Saksa
Kustos: apulaisprofessori Anton Kuzyk, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, Neurotieteen ja lääketieteellisen tekniikan laitos

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja

Väitöstiedote:

DNA tunnetaan perinnöllisen tiedon kantajana. Harvemmin on tiedossa, että DNA:sta on tullut mullistava rakennusmateriaali. Se voi kiertyä, taipua ja ottaa monenlaisia erilasia muotoja. Kykyä ohjelmoida DNA laskostumaan haluttuun muotoon kutsutaan DNA-origami -tekniikaksi, joka on jännittävä edistysaskel molekyylitasoisten kokoonpanojen valmistuksessa. Odotetaan, että DNA-origamiin perustuvat rakenteet tulevat jonakin päivänä saavuttamaan saman tason monimutkaisuuden ja toiminnallisuuden kuin luonnolliset molekyylikoneet. Tätä ennen on hallittava DNA:n käyttäminen monimutkaisissa rakenteissa sekä näiden rakenteiden konfiguraatiokyvyn muokkaaminen haluttuun sovellukseen.

DNA-molekyylit voidaan suunnitella ja ohjelmoida eri sovelluksiin halutussa ympäristöissä. DNA mahdollistaa molekyylitasoisten laitteiden tekemisen nanoskaalan tarkkuudella. Lisäksi DNA-pohjaiset laitteet ovat luontaisesti bioyhteensopivia eikä niiden valmistukseen tarvita ankaria synteettisiä olosuhteita. Niinpä yksinkertaisilla työkaluilla, materiaaleilla sekä menetelmillä voidaan luoda monimutkaisia ja toiminnallisia nanorakenteita ja materiaaleja.

Tässä väitöskirjassa käytän DNA:n luontaisia ärsykevastikkeita ja yhdistän sen kultananosylintereihin spesifisten optisten vasteiden tuottamiseksi. Tässä työssä pienet molekyylit, lämpötila ja pH-tasot aiheuttavat rakenteellisia muutoksia DNA-pohjaisissa nanokokoonpanoissa. Näiden lisäksi myös näkyvää valo käytetään ulkoisena ärsykkeenä, joka on edullinen ja ympäristöystävällinen ärsyke. Ensimmäiseksi toteutimme valovastaisuuden DNA-pohjaisiin nanorakenteisiin. Tämä saavutettiin yhdistämällä valoherkkä puskuriliuos DNA:n happo-emäs vasteeseen. Sen lisäksi, että DNA:n itseohjautuvuuden hallinta ulkoisella valolla on mahdollista, järjestelmä vastaa asteittain ja on täysin palautuva. Toiseksi saavutimme valonherkkyysominaisuudet DNA-pohjaisissa materiaaleissa valaisemalla punaisella valolla hydrogeelejä, joita oli muunneltu DNA:lla ja kultananosylinterein. Kultananosynlintereitä valaistaessa, ne lämmittävät hydrogeelia, mikä johtaa DNA-juosteiden lämpöreaktiiviseen uudelleenrakentumiseen. Tuloksena havaitsimme erityisiä ja käänteisiä optisia vasteita värien muodossa.

Tämän väitöskirjan tulokset edistävät DNA-pohjaisten nanorakenteiden ja materiaalien käyttöä uusissa bioyhteensopivissa teknologioissa, kuten biosensoreissa, molekyylitason laitteissa ja älykkäissä näytöissä.

Väittelijän yhteystiedot: [email protected], +358400664985