微纳米马达是一种能将其他形式的能量转化成动能的自驱动微纳米机器，随着纳米技术的发展，人们研制出了棒状、Janus球、罐状和管状等多种形状的微纳米马达，这些能够自主运动的微纳米机器在环境治理、物质运输、传感、微创手术等领域有着良好的应用前景。其中，管状马达具有独特的中空管状结构，管内的空间为生物化学反应和能量转化提供了良好的反应场所，因此，管状微纳米马达大多能够通过气泡反冲机制推动。这种机制产生的推动力较大，使马达能在高离子浓度的介质或生物环境中运动，同时，气泡喷出增强了溶液的混合效应，从而加速溶液中物质的传递，有利于实现马达的应用。另外，微管的内外两层均具有较大的表面积可以对马达进行修饰，这对于实现马达的功能化具有重要意义。上述特点使得管状微纳米马达在物质运输、传感等领域具有显著优势。

现如今，分子诊断是疾病预测和诊断的主要方法，具体是指利用核酸或蛋白质作为生物靶标进行临床检测的诊断技术。核酸诊断是用分子生物学的理论和技术，通过直接探查核酸序列的存在或变化，从而对人体状态与疾病做出诊断的方法。核酸分子诊断通常基于临床样品中核酸的分离和扩增，因此，高效率、高纯度地从临床样品中提取核酸对提高分子诊断的灵敏度和特异性至关重要。迄今为止，研究者们已经开发了多种用于核酸分离和富集的方法。其中，由于具有较高的分离效率，磁性微纳米材料等固相法的应用最为广泛，但这种方法需要对材料进行重复洗涤，因此操作复杂且需要大量时间。

由于管状微纳米马达具有驱动力强、运动可控、易于修饰等特性，研究者们正广泛的将管状微纳米马达应用于核酸分离领域。除了能够简单快速、灵敏、可视化的分离核酸，马达还可以对未经处理的样品进行在未检测，无需繁琐的清洗和分离步骤。由于马达喷出的气泡可以增强溶液自身的混合和溶液中物质的运动，因此管状微纳米马达的分离效率很高。Wang等人将Au修饰在管状微纳米马达的外层，利用Au-S相互作用将单链DNA修饰在马达表面，该马达能够特异性捕获靶标DNA。Kagan等人用模板辅助电沉积的方法制造了一种管状微纳米马达，用硫醇化捕获探针和短链6-巯基-1-己醇的二元自组装层对Au层进行修饰。修饰后的马达可以特异性捕获环境中的目标核酸，气泡喷出引起的局部对流能够增强物质传递从而提高收集的效率。此外，为了观察马达捕获和释放核酸的过程，研究者们常用荧光标记目标核酸，进而用光学显微镜观察马达的行为。

聚乙烯亚胺（(Polyethylenimine，PEI）是一种典型的水溶性聚胺，分子链上具有大量的胺基N原子。当pH较低时，分子链上的胺基多处于质子化状态。因此，PEI在pH＜7.4的水溶液中能够形成聚阳离子，从而通过静电作用与DNA链上带负电的磷酸根结合形成复合物。当pH升高时，胺基又会去质子化，从而使吸附的核酸从PEI上脱离。这样的特性使PEI能够实现对核酸分子的非特异性吸附和分离。

本课题提出用PEI对管状微纳米马达的外表面进行修饰，从而能够简单快速、灵活高效的从生物样本中非特异性吸附并分离核酸。同时，探究PEI修饰的管状微纳米马达对核酸吸附和分离作用的过程及相关影响因素。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究基本内容、目标

本课题主要研究用PEI修饰的管状微纳米马达对核酸进行非特异性吸附和释放，具体研究内容如下：

（1）探究管状微纳米马达的制备并实现用PEI对管状微纳米马达外表面的修饰。

（2）探究PEI修饰的管状微纳米马达对核酸的吸附和释放机理及影响因素。

（3）研究在PEI修饰的管状微纳米马达的循环性能以及在生物样本中吸附和释放核酸的规律