DNA origami tabanlı Meclisi altın nanorods kiral Plazmonik metamolecules güçlü chiroptical yanıt ile içine detaylı Protokolü açıklar. Protokol kiral yapılandırmaları için sınırlı değildir ve kolayca çeşitli Plazmonik mimarileri imalatı için adapte edilebilir.
DNA origami yapıları içsel adreslenebilirliği onları metal nano tanecikleri düzenleme içine karmaşık Plazmonik taşınımı için ideal Şablonlar yapar. Kayma hassas bir DNA origami şablonu esas alan derleme bireysel parçacıkların Plazmonik rezonanslar arasında bağlantı kontrol sağlar ve inşa nanoyapıların optik özelliklerini terzilik sağlar. Son zamanlarda, kiral Plazmonik sistemleri Plazmonik derlemeler kayma yapılandırmasını ve optik yanıtlarını (örneğin, dairesel dichroism [CD]) arasında güçlü bir korelasyon nedeniyle ilgi çok çekti. Bu protokol için DNA origami tabanlı kiral derlemelerini altın nanorods (AuNRs) üretimi için tüm iş akışı açıklanmaktadır. Protokol tasarım ilkeleri ve DNA origami şablonları imalatı, AuNRs sentezi ve origami-AuNR yapıların montajı için deneysel yöntemleri ayrıntılı bir açıklaması vardır. Buna ek olarak, iletim elektron mikroskobu (TEM) ve CD Spektroskopi kullanarak yapılar karakterizasyonu birlikte gelir. Açıklanan protokol kiral yapılandırmaları için sınırlı değildir ve çeşitli Plazmonik mimarileri yapımı için adapte edilebilir.
DNA taşınımı, DNA Origamisi özellikle yaygın molekülleri ve diğer Nano bileşenler (örneğin, proteinler ve nano tanecikleri [NPs]), düzenlemek için nanometre hassasiyetle neredeyse rasgele geometrileri1,2 ‘ ye kullanılmıştır , 3 , 4 , 5. yeni optik özellikleri6,7,8, ile Plazmonik yapıların imalatı bir yüksek verimli ve doğruluk ile metal NPs DNA origami şablonları düzenlemek için yeteneği sağlar 9 , 10. DNA origami tekniği gerçekten üç boyutlu mimarileri11,12,13, gerektiren kiral Plazmonik yapıları oluşturmak için özellikle yararlı 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20.
Bu iletişim kuralı, AuNRs DNA origami şablonu esas alan kiral derlemelerinin imalatı işlemlerinin ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. Tasarım21 için kullanılan yazılım ve sezgisel ve serbestçe kullanılabilir DNA origami yapısı tahmin22,23 ‘ tür. Origami imalat ve AuNR sentezi ortak Biyokimya laboratuvar cihazı (örneğin, thermocyclers, Jel Elektroforez, sıcak tabak, santrifüjler) kullanın. Yapıları standart TEM ve CD Spektroskopi kullanarak karakterizedir.
Yukarıdan aşağıya yöntemleri (örneğin, elektron ışını litografi) ile benzer Plazmonik nanoyapıların imalatı oldukça karmaşık ve pahalı ekipman gerektirir. Buna ek olarak, DNA origami şablonları yapısal reconfigurability Plazmonik derlemeler24,25,26,27,28,29 dahil imkanı sağlar litografi teknikleri ile fabrikasyon yapıları için son derece zor olan ,30,31,32,33,. Diğer moleküler tabanlı yaklaşımlar34,35,36,37için karşılaştırıldığında, DNA origami tabanlı imalat kayma duyarlık ve programlama yüksek düzeyde sağlar.
İletişim kuralı tüm iş akışını tasarım, montaj, arıtma ve DNA origami tabanlı kiral derlemelerini AuNRs karakterizasyonu ve tanıttı. İletişim kuralında kullanılan DNA origami şablonları uyaranlara duyarlı derlemeler imalatı için özellikle uygundur. Yanıt türleri ve functionalizes origami şablonu (şekil 1B)24,25,26,31kiral durumunu tanımlamak kilit iplikçikler halinde dahil edilebilir. Statik derlemeler için daha basit blok şeklinde şablonlar çoğu kez yeterli14,45,46,47.
DNA origami dayalı yaklaşım Plazmonik nanostructure imalatı için DNA origami tekniği48sınırlamaları devralır. Origami şablonları boyutunu genellikle iskele strand boyutuyla sınırlıdır. DNA yapıları kararlılığını hukuk-tuz koşullar altında azalır. Sentetik Elyaf maliyeti oldukça yüksek kalır ayrılmaktadır. Ancak, yapısal DNA nanoteknoloji alanında son gelişmeler makarna bu sınırlamalar49,50,51,52,53,54 üstesinden bekleniyor , 55.
AuNRs34,35,36,37kiral derlemeler oluşturmak için diğer moleküler tabanlı yaklaşımlara göre DNA Origamisi kayma duyarlık ve programlama yüksek düzeyde sağlar.
Kiral derlemeler güvenilir ve tekrarlanabilir optik yanıt ulaşmak için kalite ve optik özellikleri ticari ürünlerin toplu işlemleri arasında değişebilir bu yana AuNR sentez40, protokollerde adapte kesinlikle öneririz. Ek tavlama (6.2) kez AuNRs doğru eki DNA origami şablonlarına (şekil 6) sağlamak için çok önemli bir adımdır.
Son olarak, burada açıklanan protokol kiral derlemeler için sınırlı değildir. DNA Origamisi karmaşık Plazmonik nanoyapıların9,10imalatı için çok esnek bir platform sağlar.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar S. Voutilainen CD Spektrometre ile ona yardım için teşekkür ederiz. Yazarlar imkanları ve Aalto Üniversitesi’nde OtaNano – Nanomicroscopy Merkezi (Aalto-NMC) tarafından teknik destek sağlanması kabul etmiş oluyorsunuz. Bu eser Finlandiya Akademisi (grant 308992) tarafından desteklenen ve Avrupa Birliği’nin ufuk 2020 araştırma ve yenilik programı Marie Skłodowska-Curie altında hibe sözleşmesi No 71364.
2,6-Dihydroxybenzoic acid | Sigma-Aldrich | D109606-25 | 98+% |
AgNO3 | Alfa Aesar | AA1141414 | 99.90% |
Blue light transilluminator | Nippon Genetics | FG-06 | FastGene LED Transilluminator |
Bromophenol Blue | Acros Organics | 403160050 | For agarorose gel loading buffer |
Centrifugal filter units | Merck Millipore | 42600 | DNA extraction from agarose |
Chirascan CD spectrometer | Applied Photophysics | ||
Cuvette | Hellma | 105-202-85-40 | Quartz SUPRASIL |
DNA lobind tubes | Eppendorf | 30108051 | |
Eppendorf Biospectrometer | Eppendorf | 6135000904 | |
Eppendorf ThermoMixer C | Eppendorf | 5382000015 | |
Ficoll 400 | Thermo Fisher Scientific | BP525-10 | Polysucrose 400 (For agarorose gel loading buffer) |
Gel electrophoresis sets | Thermo Fisher Scientific | ||
Gel imager | Bio-Rad | Gel Doc XR+ System | |
HAuCl4•3H2O | Alfa Aesar | AA3640006 | 99.99% |
HCl | Scharlau | AC07441000 | 1M |
Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) | Sigma-Aldrich | H9151-100 | BioXtra, 98+% |
L(+)-ascorbic acid | Acros Organics | 401471000 | 99+% |
M13p7560 scaffold strand | Tilibit nanosystems | ||
MgCl2•6H2O | Sigma-Aldrich | M2670-500 | BioXtra, 99+% |
NaBH4 | Acros Organics | 200050250 | 99% |
NaCl | Sigma-Aldrich | S7653-500 | BioXtra, 99.5+% |
NaOH | Sigma-Aldrich | S8045-500 | BioXtra, 98+% |
Parafilm | Sigma-Aldrich | P7668-1EA | PARAFILM M |
PBS buffer (10X) | Thermo Fisher Scientific | BP3991 | Molekularbiologie |
ProFlex PCR System | Thermo Fisher Scientific | 4484073 | |
Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Sigma-Aldrich | 74255-250 | 99+% |
Staple strands | Thermo Fisher Scientific | ||
Sybr Safe | Invitrogen | S33102 | For DNA stain |
TBE buffer (10X) | Invitrogen | 15581-044 | Molekularbiologie |
TE buffer (10X) | Thermo Fisher Scientific | BP24771 | Molekularbiologie |
TEM | FEI | FEI Tecnai F12 | |
Thiol-functionalized ssDNA | Biomers.net | ||
Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride (TCEP-HCl) | Thermo Fisher Scientific | PI20491 | |
UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500-100 | |
Ultrapure water (Type 1) | Milli-Q Direct 8 system | ||
Uranyl Formate | Tebu-bio | 24762-1 | |
White light transilluminator | UVP | TW-26 |