本发明公开了一种对化学修饰的DNA进行原位表征的方法。化学修饰是扩展天然DNA化学多样性和功能的有效途径。然而,当化学修饰的寡核苷酸用于基于DNA的反应或结构中时,预测和控制它们的动力学和热力学变得相当困难。为了应对这一挑战,本发明的方法中引入了DNA天平和砝码探针,其能够测量化学修饰的DNA在其天然环境中的临界热力学和动力学特性,例如吉布斯自由能和杂交速率常数的变化。该方法不仅可以测量稳定的化学修饰,还解决了涉及不稳定化学修饰和瞬态异构化反应的更具挑战性的问题。该方法在生物学、生物医学、材料科学、纳米光子学和纳米电子学等领域具有非常好的潜在应用价值。
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