The remarkable molecular recognition specificity of DNA, combined with its structural and biological properties, makes it useful as a programmable and addressable building block for materials science. The materials constructed from nucleic acids have expanded the role of DNA and RNA beyond biology, into a useful component of advanced synthetic materials. The study of DNA self-assembly is rapidly evolving and will most likely find new and unforeseen applications ranging from medicine and biology to nanoelectronics and nano-optics. The error-free and predictable self-assembly of DNA over many length scales is necessary for their use as components of nanodevices and in nanomedicine. The work within this thesis describes an investigation of the self-assembly properties of DNA-macromolecule conjugates with a goal towards predictable long-range order. Conceptually, the work presented in this thesis can be divided into three parts. (1) The first part describes methods to introduce the long-range order achieved by block copolymer assemblies into DNA strands. We present the synthesis of DNA amphiphiles and their hierarchical assembly into nanofibers and ordered networks. (2) In the second part, we use a monodisperse 3D DNA nanoconstruct to direct alkyl chain aggregation below their critical micelle concentration (CMC) through DNA's base pairing ability. (3) The last part describes the hierarchical placement of DNA amphiphiles and of their assemblies along DNA nanotubes. The work described herein offers insight into the synthesis and self-assembly properties of DNA-macromolecule conjugates, and into their hierarchical self-assembly with DNA nanostructures. / En vertu de la fidélité de ses interactions supramoléculaires, ainsi que ses caractéristiques structurales et biologiques, l'ADN est un ajout programmable, contrôlable et, donc, extrêmement utile dans la science des matériaux. Face aux progrès établis dans ce domaine, le rôle de l'ADN et de l'ARN n'est plus restreint qu'à la biologie; en effet, les atouts des acides nucléiques en tant que composants de matériaux synthétiques avancés en sont plusieurs. L'étude de l'auto-assemblage de l'ADN est en évolution vive, axée plutôt vers des réalisations futures au niveau médical, biologique, nano-électronique et nano-optique. Pour que l'ADN adopte un rôle central au sein de la nanotechnologie et la nanomédecine, le contrôle de l'auto-assemblage sur plusieurs échelles de longueur est un prérequis absolu. Le travail réalisé dans cette thèse concerne l'auto-assemblage d'hybrides macromoléculaires d'ADN dans le but de pouvoir organiser ces derniers sur des longueurs au delà du nanométrique. Les concepts seront divisés parmi trois sous-thèmes: (1) La première partie propose des méthodes afin de pourvoir les assemblages de brins d'ADN d'un niveau d'ordre à longue échelle tel que connu chez les copolymères en bloc. Nous présentons la synthèse d'hybrides d'ADN à caractéristiques amphiphiles ainsi que leur assemblage hiérarchique en nano-fibres et en réseaux organisés. (2) Dans la deuxième partie, nous utilisons des assemblages uniformes d'ADN en 3D afin de diriger l'agrégation de chaines alkyles hydrophobiques en dessous de leur concentration micellaire critique (CMC) grâce à la complémentarité de l'ADN. (3) La dernière partie présente le placement hiérarchique de brins d'ADN amphiphiles, ainsi que de leurs assemblages, sur des nanotubes d'ADN. Les principes qui sont sortis de ces travaux démontrent la possibilité de maitriser la synthèse et l'auto-assemblage d'hybrides macromoléculaires d'ADN, ainsi que l'organisation hiérarchique de ceux-ci avec d'autres structures nanométriques à base d'ADN.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.119476 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Carneiro, Karina |
| Contributors | Hanadi Sleiman (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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