Väitös kemian tekniikan alalta, DI Petteri Piskunen

Väitöskirjan nimi: DNA Origami as a Tool in Biosensing and Nanofabrication

Tohtoriopiskelija: DI Petteri Piskunen 

Vastaväittäjä: Prof. Philip Tinnefeld, Ludwig-Maximilians University Munich, Saksa

Kustos: Professori Mauri A. Kostiainen, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu, biotuotteiden ja biotekniikan laitos

Itsejärjestyvät DNA-nanorakenteet sensorien ja nanovalmistuksen työkaluina

Itsejärjestyvät ja ohjelmoitavat materiaalit tarjoavat oikopolun liki atomaarisen tarkkojen nanorakenteiden luomiseen. Deoksiribonukleiinihappo, tuttavallisemmin DNA, on malliesimerkki tällaisesta materiaalista. DNA:n kyky koodata perinnöllistä tietoa, ja sitä kautta erilaisia muotoja, on mahdollista valjastaa keinotekoisten, DNA:sta koostuvien nanorakenteiden valmistamiseen. Erityisesti nykyaikaisten tietokoneavusteisten suunnitteluohjelmien myötä DNA-origamiksi kutsutulla tekniikalla voidaan rutiininomaisesti luoda huipputarkkoja nanomittakaavan rakenteita mitä erilaisimmilla geometrioilla. Ohjelmoitavuutensa ansiosta näitä DNA-nanorakenteita voidaan edelleen muokata ja käyttää mm. lääkkeenkuljettimina tai sensoreina, mutta esimerkiksi fysiologiset ja nesteettömät sovellusympäristöt ovat usein vaativia DNA-origamien toiminnalle. Olosuhderajoitteet muodostavatkin merkittävän haasteen DNA-nanoteknologian käyttöönotolle kaupallisissa ja lääketieteellisissä sovelluksissa.

Tämä väitöskirja käsittelee DNA-origamien poikkeuksellisia rakenteellisia ominaisuuksia ja sitä, miten näitä rakenteita voidaan hyödyntää työkaluina muiden teknologioiden, kuten sähköisten/optisten mittalaitteiden, toiminnan tehostamiseen. Työssä tutkitaan DNA-origamien stabiilisuutta erilaisissa haastavissa ympäristöissä sekä DNA-origamien hyödyntämistä lääketieteellisesti relevanttien sähkökemiallisten sensorien herkkyyden parantamisessa. Lisäksi työssä kehitetään DNA-pohjaista kuviointitekniikkaa (DNA-litografiaa), jossa DNA-origamia käytetään kuin sapluunana yhtä tarkkojen mutta täysin muista materiaaleista koostuvien kiinteiden rakenteiden muodostamiseen. Tällöin DNA-origamien rakenteellista tarkkuutta voidaan hyödyntää myös liuosolosuhteiden ulkopuolella, mikä mahdollistaa esimerkiksi monitoiminnallisten optisten mittauspintojen uudenlaisen valmistamisen. Kokonaisuutena tässä väitöskirjassa esitettävät tulokset auttavat laajentamaan DNA-pohjaisten rakenteiden käyttömahdollisuuksia erilaisissa sovellusympäristöissä ja näin ollen tuovat tekniikkaa lähemmäs käytännön sovelluksia.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat: AaltoDocZoom pikaopasVäittelijän yhteystiedot:

[email protected]