我们描述了金纳米棒 dna 起源组装成手性质粒元泡的详细协议, 具有较强的细胞反应。该协议不限于手性配置, 可以很容易地适应各种等离子体结构的制造。
dna 折纸结构固有的可寻址性使其成为将金属纳米粒子排列成复杂等离子体纳米结构的理想模板。dna 原模板组件的高空间精度允许控制单个粒子的等离子体共振之间的耦合, 并使所构建的纳米结构具有裁剪光学特性。最近, 手性等离子体系统由于等离子体组件的空间结构与其光学响应 (如圆形二色 [cd]) 之间的强相关性而引起了广泛的关注。在该协议中, 我们描述了金纳米棒 (aunr) dna 生成手性组件生成的整个工作流程。该协议包括详细介绍了 dna 折纸模板的制作、aunr 的合成以及原比-aunr 结构的组装的设计原则和实验过程。此外, 还包括利用透射电子显微镜 (tem) 和 cd 光谱对结构进行表征的方法。所述协议不限于手性配置, 可用于各种等离子体结构的构建。
dna 纳米结构, 特别是 dna 折纸, 已被广泛用于排列分子和其他纳米组分 (如蛋白质和纳米粒子 [nps]), 纳米精度几乎任意几何 1,2,3 个,4 个,5. 能够在 dna 折纸模板上排列具有较高的产量和精度的金属 nps, 从而能够制造具有新光学特性的等离子体结构6、7、8、9,10. dna 折纸技术对于手性质粒结构的生成特别有用, 这需要真正的三维结构11,12, 13,14,15,16,17,18,19,20岁。
该协议详细介绍了制备无氮素 dna 原生模板手性组件的整个过程。用于 dna 折纸设计21和结构预测22,23的软件直观且免费提供。创纸制造和 nnr 合成使用常见的生物化学实验室设备 (如热环、凝胶电泳、热板、离心机)。采用标准透射电镜和 cd 光谱对结构进行了表征。
使用自上而下的方法 (例如电子束光刻) 制造类似的等离子体纳米结构将需要相当复杂和昂贵的设备。此外, dna 折纸模板还提供了在等离子体组件 24、25、26、27、28、29中纳入结构可重构性的可能性 , 30,31,32,33,这是极具挑战性的结构制造的光刻技术。与其他基于分子的方法相比,基于 dna的制造提供了高水平的空间精度和可编程性。
该协议介绍了基于 nr 的 dna 特性手性组件的设计、组装、纯化和表征的整个工作流程。协议中使用的 dna 折纸模板特别适用于刺激响应组件的制造。可以将各种类型的响应和功能化合并到定义折纸模板手性状态的锁链中 (图 1b)24、25、26、31。对于静态组件, 更简单的块形状模板通常足够14、45、46、47。
基于 dna 起源的等离子体纳米结构制备方法继承了 dna 折纸技术48的局限性。折纸模板的大小通常受脚手架链大小的限制。在法律条件下, dna 结构的稳定性降低。合成主食的成本仍然相当高。然而, 结构 dna 纳米技术领域的最新发展预计将克服这些限制49、50、51、52、53、54,55岁
与其他基于分子的方法相比, dna 折纸生成了割精 34、35、36、37的手性组件, 它提供了较高的空间精度和可编程性。
为了实现手性组件的可靠和可重复的光学响应, 我们强烈建议调整 nnr 合成40的协议, 因为商业产品的质量和光学性能可能因批次而异。额外的退火 (步骤 6.2) 对于确保将 aunr 正确地连接到 dna 折纸模板通常至关重要 (图 6)。
最后, 这里描述的协议并不限于手性程序集。脱氧核糖核酸折纸为复杂的等离子体纳米结构的制造提供了一个非常灵活的平台 9,10。
The authors have nothing to disclose.
作者感谢 s. voutilainen 在 cd 光谱仪方面的帮助。作者承认奥塔纳诺 aalto 大学提供的设施和技术支持—-纳米显微镜中心 (aalto-nmc)。这项工作得到了芬兰科学院 (308992 赠款) 和欧洲联盟《地平线2020》研究和创新方案在 marie skvoodowska-curie 第764号赠款协议下的支持。
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 | Biologie moléculaire |
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 | Biologie moléculaire |
TE buffer (10X) | Thermo Fisher Scientific | BP24771 | Biologie moléculaire |
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 |