يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

إعداد ميكا والسيليكون ركائز لDNA اوريغامي التحليل والتجريب

14.4K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/52972

⸱

يوليو 23, 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemistry and Biochemistry, University of Notre Dame, 2Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Notre Dame, 3Department of Chemistry, Physics, and Engineering Studies, Chicago State University, 4Department of Technology, Ivy Tech Community College, South Bend, Indiana

في هذه المقالة

ملخص

يتم وصف عمليات التنظيف القابلة للتكرار < p class = 'jove_content'> للركائز المستخدمة في أبحاث اوريغامي الحمض النووي ، بما في ذلك تنظيف RCA على سطح الطاولة واشتقاق أكسيد السيليكون. يتم توضيح بروتوكولات تحضير السطح ، وترسب اوريغامي الحمض النووي ، ومعلمات التجفيف ، والإعدادات التجريبية البسيطة.

الملخص

توفر الطبيعة المصممة والتوليف الواحد الخاضع للرقابة لأوريغامي الحمض النووي فرصا مثيرة في العديد من المجالات ، وخاصة الإلكترونيات النانوية. تتطلب العديد من هذه التطبيقات التفاعل مع الهياكل النانوية للحمض النووي والتصاقها بالركيزة. نظرا لطبيعتها المسطحة ذريا والتي يسهل تنظيفها ، كانت الميكا هي الركيزة المفضلة لتجارب اوريغامي الحمض النووي. ومع ذلك ، فإن التطبيقات العملية للميكا محدودة نسبيا مقارنة بتلك الخاصة بركائز أشباه الموصلات. لهذا السبب ، يتم هنا عرض عملية مباشرة ومستقرة وقابلة للتكرار لتصاق اوريغامي الحمض النووي على أكسيد السيليكون المشتق. لتعزيز التصاق الهياكل النانوية للحمض النووي بسطح أكسيد السيليكون ، يتم ترسيب طبقة أحادية مجمعة ذاتيا من 3-أمينوبروبيل ثلاثي إيثوكسيسيلان (APTES) من محلول مائي متوافق مع العديد من المقاومات الضوئية. يجب تنظيف الركيزة من جميع الملوثات العضوية والمعدنية باستخدام عمليات التنظيف الخاصة بشركة راديو أوف أمريكا (RCA) ويجب حفر طبقة الأكسيد الأصلية لضمان سطح مستو وقابل للعمل. تم تجهيز غرف الأبحاث بمرافق لتنظيف السيليكون ، ولكن غالبا ما لا يسمح بالعديد من مكونات المخازن المؤقتة والمحاليل الخاصة بالحمض النووي بسبب مخاوف التلوث. تصف هذه المخطوطة الإعداد والبروتوكول لتنظيف السيليكون على نطاق صغير في المختبر للباحثين الذين ليس لديهم إمكانية الوصول إلى غرف الأبحاث أو يرغبون في دمج العمليات التي يمكن أن تسبب تلوث مقعد تنظيف CMOS في غرف الأبحاث. بالإضافة إلى ذلك ، تتم مناقشة متغيرات تنظيم التغطية وكيفية التعرف على مشاكل إعداد العينات الشائعة وتجنبها.

المقدمة

لأول مرة في عام 2006، اوريغامي DNA تستخدم طبيعة الذاتي تجميع من [أليغنوكليوتيد DNA لإنتاج النانو designable وأمر غاية. 1 تم الإبلاغ عن عدد لا يحصى من الهياكل، بدءا من الوجوه المبتسمة لصناديق مغلق 3-الأبعاد. يمكن functionalized 2 DNA اوريغامي مع مختلف الجزيئات الحيوية والنانو، مما أدى إلى التطبيقات البحثية في الإلكترونيات النانوية، والطب، والحوسبة الكمومية. 3 ومع ذلك، فإن التحليل والعديد من التطبيقات في المستقبل، لا يعتمد فقط على التصميم الهيكلي، ولكن أيضا على التصاق النانو اوريغامي DNA على الأسطح. الطرق الموضحة في هذه المخطوطة تتعلق إعداد عينات DNA اوريغامي على نوعين من ركائز: الميكا وأكسيد السيليكون functionalized.

الميكا هو الركيزة الاختيار للدراسات اوريغامي الحمض النووي لأنه مسطح بالذرة، مع ارتفاع طبقة من 0.37 نانومتر ± 0.02 نانومتر. 4 وهو أيضا قمة شرق آسياتنظيف إيلي، مما يجعل إعداد العينات ومجهر القوة الذرية (AFM) دراسات واضحة. يحتوي ميكا بلدية موسكو كثافة عالية من البوتاسيوم في كل طائرة الانقسام، ولكن هذه الأيونات منتشر بعيدا عن سطح الميكا عندما تكون في الماء. للتوسط الربط اوريغامي الحمض النووي لالركيزة الميكا، ويستخدم المغنيسيوم 2+ لعكس شحنة سالبة من الميكا وكهربية ربط العمود الفقري الفوسفات الحمض النووي لالركيزة (الشكل 1A). 5 مخاليط DNA صلب بحضور كبير تجاوزات من خيوط الأساسية تعطي تغطية عالية وصور جيدة على الميكا لأن التصاق اوريغامي الحمض النووي لالمغنيسيوم 2+ سطح -terminated هو أقوى بكثير من التصاق [أليغنوكليوتيد واحدة الذين تقطعت بهم السبل (خيوط الأساسية). غيرها من أيونات موجبة الشحنة، بما في ذلك ني 2+ والتعاون 2+ يمكن أن تستخدم للسيطرة على التصاق DNA على الميكا. 6،7 تغيير تركيز أحادي التكافؤ وثنائي التكافؤ الكاتيونات في حل يمكن التوسط adheسيون ونشرها سطح معدلات اوريغامي DNA. 8 ومع ذلك، غالبا ما لا يوصف بروتوكول لإعداد ركائز الميكا وإيداع والشطف اوريغامي صراحة في المخطوطات التي تم نشرها. 9 بدون بروتوكول واضح، يمكن أن النتائج استنساخه يكون من الصعب الحصول عليها.

الميكا هو عازل، لذلك ليست مناسبة باعتبارها الركيزة لبعض التطبيقات في الإلكترونيات النانوية. السيليكون تخمل مع أكسيد الأصلي رقيقة له خصائص الإلكترونية مرغوب فيه، بما في ذلك التوافق مع إمكانية أشباه الموصلات أكسيد المعادن (CMOS) تجهيز مسبق لإنشاء إدخال الهياكل / الإخراج والميزات الطبوغرافية. ومطلية رقائق السليكون المخزنة في الهواء إما مع أكسيد الحراري سميكة أو رقيقة فيلم أكسيد الأصلي الذي هو القذرة نسبيا، مع عدد الجسيمات عالية. أكسيد السيليكون لديه أقل من ذلك بكثير كثافة الشحنة السطحية من الميكا، وكثافة الشحنة تعتمد بشكل كبير على إعداد أكسيد والتاريخ. في المغنيسيوم ABO تركيزات أيونهاء 150 ملم، التغطيات جيدة (تصل إلى 4 / ميكرون 2) اوريغامي DNA مستطيلة يمكن تحقيقه على الأكسجين البلازما تعامل ركائز السيليكون. ومع ذلك، هذا التركيز والتغطية قد تتغير اعتمادا على حجم وتصميم النانو المستخدمة. 10 إن بروتوكول بديل لضبط الشحنة السطحية هو إرفاق أحادي الطبقة الموجبة من 3 aminopropyltriethoxysilane (APTES) (الشكل 1B) الذاتي تجميعها ل أكسيد. يمكن البروتونية وأمين أساسي على APTES في قيم الرقم الهيدروجيني أقل من 9 وتعديل التهمة وللا مائية الركيزة. 11 لأحادي الطبقة كاملة من APTES تودع بنجاح، والسيليكون يجب أن تنظف بشكل مناسب باستخدام هيئة الإذاعة الأمريكية (RCA) البروتوكولات . وتشمل هذه البروتوكولات العلاج في هيدروكسيد الأمونيوم ومحلول بيروكسيد الهيدروجين (RCA1) لإزالة المخلفات العضوية والملوثات الجسيمات. A حفر قصيرة في محلول حامض الهيدروفلوريك يزيل طبقة أكسيد الأم جنبا إلى جنب معأي ملوثات الأيونية التي تلتزم أكسيد. أخيرا، تتعرض العينات إلى حمض الهيدروكلوريك ومحلول بيروكسيد الهيدروجين (RCA2) لإزالة المعادن والملوثات الأيونية وتشكيل رقيقة، وطبقة أكسيد موحدة. وقد عينت 12 معظم غرف الأبحاث أغطية للبروتوكولات التنظيف CMOS، مع قواعد صارمة حول ما يمكن استخدامه في هذه المجالات. وهناك مشكلة مشتركة تأتي في شكل أيونات مثل الصوديوم، والذي يمكن أن يعطل خصائص الإلكترونية من الهياكل CMOS من خلال خلق الفخاخ midbandgap. تستخدم 13 الأيونات عادة في إعداد وترسب مخازن اوريغامي الحمض النووي يمكن أن يلوث حمامات CMOS ويسبب مشاكل للباحثين آخرين باستخدام الغرفة نظيفة. لهذا السبب، يستخدم مجموعتنا CMOS "القذرة" تنظيف مقاعد البدلاء رتبت خصيصا لعينات صغيرة تستخدم للبحث اوريغامي DNA. هذه العملية هي بديل جيد للالتقليدي غرف الأبحاث انشاء وربما تكون مناسبة للمختبرات التي ليس لديها إمكانية الوصول إلى مقعد CMOS غرف الأبحاث.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. تجربة التخطيط وتحضير المواد

  1. تحديد التصميم، والتركيز، وظائف اوريغامي DNA التي سيتم استخدامها في التجارب. 14-16 هنا، ونحن نستخدم تصميم DNA اوريغامي المستطيل أعدت في 1X TAE / المغنيسيوم 2+ حل (40 ملي تريس القاعدة، 20 مم حمض الخليك، 2 مم EDTA و 12 ملي خلات المغنيسيوم، ودرجة الحموضة 8.0) 17
  2. الأوتوكلاف كل النصائح، وأنابيب، وحاويات لاستخدامها. يجب على جميع هذه المواد يكون الأوتوكلاف متوافقة.
  3. إعداد العرض من الماء المعقم للالشطف. ملء وعاء معقم مع ما يقرب من 500 مل من 18 MΩ X سم المياه، ومكان على موقد، يغلي لمدة 5 دقائق مع غطاء الخروج، واتخاذ جرة الخروج من موقد والسماح لتبرد مع غطاء يوضع على الحاوية ولكن ليس شددت . تخزينها في الثلاجة وإعداد امدادات جديدة كل شهر أو عند الضرورة.

2. إعداد ميكا الركيزة

  1. قطع ركائز إلى الحجم المناسب (1 سم × 1 سم الساحات) مع مقص. الميكا رقيقة وهشة. بدلا من ذلك، شراء الميكا في شكل القرص الذي لا يحتاج إلى قطع.
  2. يلتصق الميكا باستخدام الشريط على الوجهين. يتكون الميكا من طبقات من المعادن مفصولة الإقحام الأيونات، كل طبقة يمكن خلع عندما انضمت إلى الشريط على الوجهين. 18
    1. ضع الساحات الميكا على الشريط على الوجهين لا يزال في موزع الشريط، والتأكد من التقيد بحزم على الشريط. الشريحة بعناية ملاقط بين الميكا والشريط، سيتم إزالة أعلى معظم طبقة وتبقى على الشريط. مباشرة بعد الإزالة، فإن الساحة الميكا يكون جانبها نظيفة أسفل. تأكد من الوجه الميكا أكثر من قبل تخزينها في وعاء.
    2. كرر ذلك ثلاث إلى أربع مرات لضمان إزالة كاملة من الطبقة العليا الأكثر والنظافة الكافية.
  3. بدلا من ذلك، والتمسك الميكا إلى وعاء أو فوق المنضدة بقطعة من الشريط مزدوجة من جانب واستخدام قطعة ثانية إلى sوضع علامة على وتقشر أعلى معظم طبقة الميكا. سيتم تنظيفها الميكا بشكل صحيح في كلتا الحالتين، على الرغم من أن طريقة بديلة يجعل إيداع DNA والشطف والتجفيف العينة صعوبة بسبب التصاق الثاني إلى الدعم.

3. إيداع DNA اوريغامي على ميكا

  1. لفترة وجيزة، ومزيج القارورة اوريغامي DNA باستخدام خلاط دوامة لضمان حتى تشتت النانو في الحل.
  2. ماصة 4 ميكرولتر من حل على الميكا، والتأكد من أن الطرف ماصة لا تلمس الركيزة. مغادرة اوريغامي DNA على الميكا لحوالي 10 دقيقة لضمان التغطية الكافية. الوقت ترسب سوف تختلف تبعا لتركيز اوريغامي DNA المستخدمة فضلا عن تغطية المطلوب (أرقام 2 و 3).
    1. شطف الحل اوريغامي DNA الخروج من الركيزة الميكا باستخدام 100 ميكرولتر من الماء المعقم أكثر من بالوعة أو غيرها من وعاء السائل. التقاط الميكا باستخدام الملقط. ماصة للماء علىالركيزة، مع تدفق الهبوط نحو غيض من ملاقط. يهز الميكا مع نزولا حركة حادة لإزالة الماء الزائد. عقد ملاقط تستقيم حتى أن المياه سوف تتدفق نحو ملاقط لتجنب تلوث العينة.
  3. يجف الركيزة مع دفق مستمر من النيتروجين (N 2) لمدة 1 دقيقة. تأكد من إزالة أي المياه الزائدة. تكرار شطف مع 100 ميكرولتر إضافية من الماء المعقم. يجف الركيزة مع N 2 لمدة 3 دقائق إضافية. A الركيزة جافة تماما ضرورية لمجهر القوة الذرية (AFM) التحليل الناجح (الشكل 4).
  4. تحليل الركيزة باستخدام AFM أو تخزينها في حاوية مغلقة.

4. CMOS / سيليكون تنظيف مجموعة المتابعة

  1. تنبيه: عند استخدام CMOS انشاء، واستخدام معدات الوقاية الشخصية في جميع الأوقات. وتشمل الكواشف الأحماض القوية والقواعد القوية، وحامض الهيدروفلوريك (HF)، وعوامل مؤكسدة قوية الذي كاليفورنيان تتفاعل مع المذيبات النفايات إذا لم يتم التخلص منها بشكل صحيح من الكواشف. الالتزام باحتياطات السلامة التالية:
    1. بيت CMOS مقاعد البدلاء في غطاء الكيميائية مع عدم وجود عمليات أخرى أو مجموعة عمليات.
    2. ارتداء قفازات النتريل، ومعطف مختبر، نظارات السلامة، وقفازات النتريل كبيرة الصناعية، وساحة التسرب، ودرع الوجه في جميع الأوقات عند استخدام مقاعد البدلاء CMOS.
    3. استخدام عبوات بلاستيكية كما الاحتواء الثانوي عند إعداد الحلول.
    4. استخدام المفلورة كوب قياس البوليمر خامل للتعامل مع HF المركزة.
    5. جعل الكالسيوم غلوكونات مرهم كما تتوفر الإسعافات الأولية لأي تعرض الجلد.
    6. السماح فقط موظفين مدربين تدريبا سليما لأداء هذه العملية.
    7. تأكد دائما من عضو آخر في المختبر موجود في حالة الطوارئ.
    8. الحفاظ على المعلومات MSDS لجميع المواد الكيميائية بالقرب من غطاء محرك السيارة.
    9. أن يكون على دراية المؤسسة تسرب المواد الكيميائية والتعرض سياسات الشركة أو.
      ملاحظة: HF يتخلل بسهولة الجلدوهو زبال الكالسيوم، مما يؤثر على العظام والأعصاب الضارة إذا حدث التعرض. تعرض البشرة لبضع ملليلتر من حمض الهيدروفلوريك المركزة يمكن أن تكون خطيرة، وحتى مميتة. إنشاء الاحتياطات اللازمة لضمان التعرض لا يحدث.
  2. أداء RCA1 وRCA2 في منفصلة 250 مل الأكواب الزجاجية على سخانات منفصلة. يجب أن يحتوي كل كوب بقضيب. رصد درجات الحرارة من الحل باستخدام موازين الحرارة فرضت ذلك بقضيب لا فرقعة إلى لمبة. تغطية الأكواب باستخدام الزجاج ووتش للحد من آثار التبخر.
  3. إعداد RCA1
    1. وضع 50 مل من 18 MΩ X سم الماء في الكأس RCA1 المعينة باستخدام كوب القياس.
    2. إضافة 15 مل من هيدروكسيد الأمونيوم المركزة (NH 4 OH) إلى الدورق. شطف كوب قياس مع 25 مل من الماء وإضافة ماء الشطف إلى الكأس RCA1.
    3. بدوره على الحرارة والنمام على موقد وجلب حمام RCA1 إلى 70 درجة مئوية.
    4. إضافة 15 مل من 30٪ بيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2) إلى دورق RCA1. تمت إضافة استخدام الحل RCA1 في حدود 1 ساعة بعد H 2 O 2. الحمام يمكن استخدام عدة مرات في غضون فترة زمنية لا تتجاوز ثلاثة أيام إذا تم إضافة 15 مل من بيروكسيد إلى الحمام في كل مرة.
    5. شطف كوب القياس جيدا بالماء وتجاهل شطف في زجاجة النفايات RCA1 المناسبة.
  4. إعداد RCA2
    1. إضافة 70 مل من 18 MΩ X سم الماء إلى كوب RCA2 المعينة باستخدام كوب قياس تشطف جيدا.
    2. إضافة 15 مل من حمض الهيدروكلوريك المركز (حمض الهيدروكلوريك). شطف كوب قياس مع 20 مل من الماء وإضافته إلى كوب RCA2.
    3. زيادة الحرارة ويحرك سرعة موقد حتى يصل إلى حل 70 ° C.
    4. إضافة 15 مل من 30٪ H 2 O 2. مثل الحمام RCA1، استخدم هذا الحل في حدود 1 ساعة من عند إضافة H 2 O 2. بالإضافة إلى ذلك، فإن حماميمكن إعادة استخدامها عدة مرات خلال فترة زمنية لا تتجاوز ثلاثة أيام إذا تم إضافة 15 مل من H 2 O 2 قبل كل استعمال.
  5. HF إعداد الحل
    1. وضع 50 مل من الماء في دورق خامل البوليمر المفلورة.
    2. قياس 4 مل من حمض الهيدروفلوريك المركزة (49٪) في قياس كوب من البلاستيك وإضافته إلى كوب خامل البوليمر المفلورة.
    3. التشطيف البلاستيك قياس كأس مع ما مجموعه 50 مل من الماء، إضافة ماء الشطف إلى الكأس HF. تغسل كوب القياس جيدا بالماء وتجاهل الغسيل في حاوية النفايات HF المعينة.

5. إعداد وتنظيف الركيزة السيليكون

  1. قطع رقائق السليكون إلى شرائح
    1. التعرف على اتجاهات شعرية عمودية ومتوازية على سطح مصقول شقة للرقاقة السيليكون. وتستخدم هذه الاتجاهات للمساعدة في جعل الساحات الشق أسهل. الإرشادات التالية تتعلق cleavالسيليكون <110> جي وربما لا تكون مناسبة لتوجهات الكريستال أخرى.
    2. وضع رقاقة السيليكون مصقول جانب المتابعة على سطح ناعم، مثل منديل. باستخدام قلم الكاتب ذات الرؤوس الماس، بلطف نيك أسفل الرقاقة على طول حافة مسطحة الأولية. وضع الأسلاك الصغيرة، مثل مشبك، تحت نيك وتطبيق الضغط بلطف على الرقاقة عن طريق وضع الأصابع أو ملاقط على جانبي الشق، ودفع إلى أسفل. وسوف نفعل ذلك فصل رقاقة إلى نصفين على طول خط الكريستال شعرية في الاتجاه يلتصق الطبيعي.
    3. على منديل آخر، مع قلم رصاص ومسطرة، وقياس من العرض المطلوب من المربعات عن طريق وضع النقاط على كل من أعلى وأسفل منديل. ربط هذه النقاط مع خطوط مستقيمة. وهذا سيكون بمثابة توجيهي لالأشكال حتى مربع.
    4. مكان واحد للرقاقة نصفين الحافة الأولى بين السطور تقاس على منديل مسح على الخط وتكرار في الخطوة 5.1.2 وكسر حديثا عمودي PIECوينبغي أن يكون وفاق الآن عرض الساحات المشقوق. تحويل رقاقة أفقيا على منديل. وضعه بين السطور العمودية وتكرار هذه العملية في الخطوة 5.1.2.
    5. تخزين رقائق رقاقة المشقوق حديثا في قارورة نظيفة مملوءة بالماء DI لمنع الخدش. رقائق السيليكون يمكن تخزينها لأجل غير مسمى، ولكن يجب تنظيف قبل بدء التجارب.
  2. CMOS تنظيف السيليكون
    1. عندما وصلت الى حل RCA1 درجة حرارة مناسبة، غمر ثمانية إلى عشرة 1 سم × 1 سم رقائق السيليكون في حل باستخدام الخاملة سلة البوليمر المفلورة مع "قطر 2. سوف فقاعات الأكسجين تشكل على رقائق والجدران الكأس. إذا لم يكن هناك يحدث محتدما، وH 2 O 2 تتردى، واتركوا رقائق في حل لمدة 10 إلى 20 دقيقة، تهييج سلة صعودا وهبوطا كل بضع دقائق للحفاظ على رقائق من الالتصاق معا.
    2. رفع سلة تحتوي على رقائق السيليكون صعودا واستنزاف جيدا. نقل سلة أنحاء رس الكأس النفايات وشطف جيدا مع 18 MΩ X سم المياه. تزج في دورق غسل وتهزهز صعودا وهبوطا لمدة 20 ثانية. استنزاف سلة وشطف جيدا بالماء على الكأس النفايات. تفريغ الكأس النفايات في زجاجة النفايات RCA1 المعينة وإعادة ملء مع الماء.
    3. بعد التنظيف RCA1 اكتمال، ضع السلة في الدورق 01:50 HF لمدة 10 إلى 20 ثانية. استخدام الحركة لأعلى ولأسفل لطيف لمزيج الرقائق وHF. رفع دلو دونك للسماح للHF لتستنزف تماما.
      ملاحظة: يجب أن تكون الأسطح رقاقة مسعور. الماء لن الرطب رقاقة، ولكن بدلا من ذلك شكل قطرات مع زوايا اتصال عالية. هذا يدل على أن أكسيد السيليكون تم محفورا بعيدا ويتم إنهاء رقاقة الآن بروابط سي-H.
    4. ضع الكأس غسل وشطف الكأس في حوض من البلاستيك، ونقل سلة على الكأس شطف وشطف مع 18 MΩ X سم المياه. غمر السلة في الكأس غسل وتستنهض الهمم لمدة 20 ثانية.
    5. استكمال استنزاف الثاني وrinsدورة الإلكترونية مع 18 MΩ X سم المياه. تفريغ مياه الغسيل إلى الدورق شطف وإعادة ملء كوب غسل بالماء. صب كل النفايات في زجاجة النفايات HF البلاستيك المعينة.
    6. عندما وصلت الى حل RCA2 درجة حرارة مناسبة، غمر رقائق السيليكون في الحلول باستخدام السلة. ترك في حل لمدة 10 إلى 20 دقيقة. فإن رقاقة يكون الآن ماء بسبب نمو (1-2 نانومتر) أكسيد رقيقة.
    7. إزالة بعد كمية مناسبة من الوقت واتباع نفس الإجراءات الشطف بالنسبة للRCA1. التخلص من النفايات في حاوية النفايات RCA2 المناسبة. إزالة كل رقاقة من السلة مع ملاقط من البلاستيك، ويشطف بالماء، وضربة الجافة مع النيتروجين.
    8. متجر رقائق في مربع رقاقة من البلاستيك أو في قارورة من 18 MΩ X سم المياه. سوف السيليكون تبقى نظيفة عند تخزينها في الماء لمدة حوالي ثلاثة أيام بعد التنظيف. تأكد من أن منطقة العمل يتم تنظيف بشكل صحيح حتى وتم غسلها السطح الخارجي للقفازات CMOS. مغادرة CMقفازات OS في غطاء محرك السيارة لتجف.

6. إيداع DNA اوريغامي على السيليكون APTES بين functionalized

  1. الذاتي تجميعها واحد رقائق تشكيل على السيليكون
    1. APTES الحارة لRT قبل الافتتاح. إذا كانت زجاجة باردة جدا، قد يحدث التكثيف، مما تسبب التحلل من APTES أثناء التخزين. إضافة 1980 ميكرولتر من 18 MΩ X سم ماء و 20 ميكرولتر من APTES إلى قارورة التلألؤ نظيفة ودوامة لخلط. استخدام هذا الحل على الفور.
    2. وضع تنظيف رقاقة السيليكون يعكس في جانب المتابعة في قارورة التلألؤ، تتويج، وترك الجلوس لمدة 20 دقيقة. إزالة الشريحة باستخدام الملقط وشطف مع 200 ميكرولتر من الماء وتجف لمدة 1 دقيقة مع تيار من N 2.
  2. إيداع اوريغامي DNA على APTES Functionalized السليكون
    ملاحظة: الخطوات لإيداع اوريغامي DNA على السيليكون functionalized هي مماثلة لتلك التي لإيداع على الميكا.
    1. مزيج لفترة وجيزة القارورة اوريغامي DNA وماصة 4 ميكرولتر من محلولعلى الركيزة السيليكون. إذا لزم الأمر، وزيادة حجم محلول اوريغامي DNA تستخدم لتغطية الركيزة برمتها السيليكون functionalized أكثر مسعور من الركيزة الميكا. استخدام زلة غطاء زجاجي للضغط على حل ترسب إلى أسفل ومنع التبخر خلال ترسبات طويلة.
    2. اسمحوا الحل الوقوف لمقدار الوقت اللازم لالتركيز المستخدم والتغطية المطلوبة (انظر الشكلين 2 و 3 للتأثير من الوقت والتركيز على التغطية السطحية). شطف الركيزة مع 100 ميكرولتر من العقيمة 18 MΩ X سم ماء والجافة مع N 2 لمدة 1 دقيقة.
    3. تكرار الشطف مع 100 ميكرولتر إضافية من الماء المعقم وتجفيف الركيزة مع N 2 لمدة 3 دقائق.
    4. تخزين العينة في وعاء نظيف حتى المزيد من التجارب أو التصوير لا يمكن أن يؤديها. تبدأ عينات لإظهار تراكم الجسيمات بعد حوالي 1-2 أسابيع من تخزين اعتمادا على كيفية موالفصل يتم التعامل معها.

التصوير 7. AFM وتحليل الصور من عينات DNA اوريغامي

  1. استخدام AFM في استغلال الوضع في الهواء لأغراض التصوير. التنصت وضع يضمن الحد الأدنى من القوة سيتم تطبيقها على النانو الهشة، بالمقارنة مع وضع الاتصال.
    ملاحظة: سوف المعلمات التصوير سيتوقف على الصك. تم القبض على جميع الصور المعروضة باستخدام المتعدد Nanoscope الثالث ألف.
  2. اختر تحقيقات AFM لعدم الاتصال / التنصت وضع في الهواء، مع الذهب طلاء عاكسة، تردد الرنين (الاسمي) من ~ 300 كيلو هرتز، قوة ثابتة من 40 N / م، وطرف دائرة نصف قطرها <10 نانومتر.
  3. عملية وتحليل الصور AFM باستخدام NanoScope برامج التحليل. إجراء عمليات حسابية تغطية باستخدام يماغيج 19

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

متغيرين تملي تغطية اوريغامي DNA على الركيزة: تركيز المحلول والتعرض الوقت. تم الإبلاغ عن خصائص امتصاص اوريغامي DNA على الميكا وAPTES أكسيد السيليكون functionalized سابقا. 13 وتتلخص العلاقة بين تركيز اوريغامي الحمض النووي في حل ترسب والتغطيات النهائية على الميكا في الجدول 1 والشكل 2، والتي تبين زيادة تركيز النتائج في زيادة التغطية. ويعتبر الاعتماد وقت ملزم في الشكل (3). التغطية السطحية درست سابقا لقياس السلوك ملزم اوريغامي DNA على الميكا ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

هناك العديد من الخطوات التي من الضروري التأكيد على تحقيق نتائج متسقة ومثالية. للحصول على عينات والميكا، وبعد الشطف صارم وشامل وتجفيف النظام، كما هو الحال في الخطوات 3.3 و 3.4، وضمان صور عالية الجودة من اوريغامي DNA الفردية يمكن أن يتحقق باستخدام AFM دون مشاكل مختلفة المبينة في القسم ممثل النتائج. من الأهمية بمكان لعينات السيليكون هو نظافة الركيزة. وبعد إجراءات التنظيف هو موضح في الخطوة 5.2 تماما وبدقة أؤكد أن تنظيفها بشكل مناسب السيليكون سطح أكسيد ستتحقق. بالإضافة إلى ذلك، ومراقبة...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

يشكر المؤلفون الدكتور غاري بيرنشتاين على استخدام AFM.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
Eppendorf epT.I.P.S. يعيد التحميل, القدرة 2-200  مو لVWR International، LLC2249173310 صينية إعادة تحميل من 96 نصيحة
أنابيب الطرد المركزي الدقيقة، البولي بروبيلينVWR الدولية، LLC87003-2900.65 مل،
Natural Research Plus Pippete - قناة واحدة - 20-200 & nbsp ؛ مو لA. Daigger & أمبير شركةEF8960F-3120000054 كلحجم قابل للتعديل
بالإضافة إلى Pippete - قناة واحدة - 2-20   ؛ مو لA. Daigger & أمبير شركةEF8960D-3120000038 كلحجم قابل للتعديل
237 مستودع مكتب الشريط الدائم على الوجهين، Inc.6027103/4 "× 300" ، عبوة من 2
خلاط دوامةThermo ScientificM37610-33Q
حاوية رقاقة مفردة ، 2 بوصة (50 مم) ، 60 مم × 11   ؛ ممعلوم المجهر الإلكتروني64917-26 لكل عبوة
6 "رقاقة ، من النوع P ، < ؛ 100> الاتجاه، ث / شقة أوليةنوفا المواد الإلكترونية، المحدودة.GC49266
قفازات فحص النتريل الخالية من المسحوقVWR International، LLC82062-428رقم الكتالوج مخصص للحجم الكبير
عالي الدقة مجسات عدم الاتصال مع طلاء عاكس من الاتحاد الأفريقيK-Tek Nanotechnology، Inc.HA_NC/15
الأوتوكلاف عمومA. Daigger & amp شركةNAL692-5000 EF25341C
قفازات Sol-Vex II العدوانية ، الحجم: 9-9.5 ؛ 15 مل ، 13 بوصة - 1 ديزSpectrum Chemical Mfg. Corp.106-15055قبل الاستخدام ، اشطفها بالماء وافركها معا حتى لا تتشكل فقاعات على القفازات.
ملاقط PTFE 200 مم مربعDynalon Corp.316504-0002
صفائح الميكا موسكوفيت V-5 علومالمجهر الإلكترونيالجودة 71850-0110 لكل عبوة
قرص الميكا ، 10 ممتيد بيلا ، إنك50أقراص الميكا اختيارية
قلم Scriber Diamon للأواني الزجاجيةVWR International، LLC52865-005
قوارير متلألئة ، زجاج بورسليكات ، مع غطاء لولبي - 20 ملVWR International، LLC66022-060علبة من 500 ، مع غطاء من مادة البولي بروبلين المرفقة وبطانة رقائق اللب
4 × 5 بوصة أعلى PC-200 لوحة ساخنة ، 120 فولت / 60 هرتزDot Scientific، Inc.6759-200
برطمانات زجاجية مستقيمة الجوانب ، فم واسعVWR International ، LLC89043-554علبة من 254 ، أغطية مع بطانة من اللب / الفينيل مرفقة
دورق زجاجي قياسي ، سعة 250 ملVWR International ، LLC173506
أكواب ، PTFEVWR International ، LLC89026-022للاستخدام مع
زجاج الساعة HF الضحل ، 3 "VWR International ، LLC66112-107حالة من 12
حاوية تخزين بلاستيكيةVWR International، LLC470195-354للحاوية الثانوية
موازين الحرارة السائلة في الزجاج للأغراض العامةVWR International، LLC89095-564
ملاقط عالية الدقة وفائقة الدقةعلوم المجهر الإلكتروني78310-0
البولي كربونات Faceshieldفيشر Scientificشركه.18-999-4542
النيوبرين ساحةفيشر العلمية ، Inc.19-810-609
غلوكونات الكالسيوم ، كالجوناتدبليو دبليو غرينجر ، إنك.أنبوب 13W861، 25 جم
بيروكسيد الهيدروجين 30٪ CR ACS 500 ملفيشر ساينتفيك ، إنك.H325 500ضارة ، سامة
3-AminopropyltriethoxysilaneGelest Inc.SIA0610.0-25 جماتركه دافئا إلى درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام.
هيدروكسيد الأمونيوم ، 2.5 لترفيشر ساينتفيك ، إنك.A669-212ضار ، حمض
الهيدروكلوريكفيشر العلمي ، Inc.A144-212ضار ، حمض
الهيدروفلوريكفيشر العلمي ، Inc.A147-1LB
منظار نانوي ضار وسام متعدد الأوضاع IIIaVeeco Instruments، Inc.أي AFM قادر على وضع التنصت مناسب للتحليل
سلة Dunkصنع في المختبرصنع في المختبرتم صنع سلة الغمر باستخدام الجزء السفلي من زجاجة PTFE مع ثقوب محفورة ومقبض PTFE وجميع مسامير PTFE.
بحث سكوتش عالية السام السام

المراجع

  1. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440, 297-302 (2006).
  2. Anderson, E. S., et al. Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature. 459, 73-77 (2009).
  3. Wang, Z., Ding, B. Engineering DNA Self-Assemblies as Templates for Functional Nanostructures. Acc. Chem. Res. 47, 1654-1662 (2014).
  4. Xu, K., et al. Graphene Visualizes the First Water Adlayers on Mica at Ambient Conditions. Science. 329, 1188-1191 (2010).
  5. Bustamante, C., et al. Circular DNA-molecules imaged in air by scanning force microscopy. Biochemistry. 31, 22-26 (1992).
  6. Hsueh, C., et al. Localized Nanoscopic Surface Measurements of Nickel-Modified Mica for Single-Molecule DNA Sequence Sampling. ACS Appl Mater. Interfaces. 2, 3249-3256 (2010).
  7. Pastre, D., et al. Anionic polyelectrolyte adsorption on mica mediated by multivalent cations: A solution to DNA imaging by atomic force microscopy under high ionic strengths. Langmuir. 22, 6651-6660 (2006).
  8. Woo, S., et al. Self-assembly of two-dimensional DNA origami lattices using cation-controlled surface diffusion. Nature Communications. 5, 4889(2014).
  9. Vesenka, J., et al. Substrate preparation for reliable imaging of DNA molecules with the scanning force microscope. Ultramicroscopy. 42-44, 1243-1249 (1992).
  10. Adsorption studies of DNA origami on silicon dioxide. Albrechts, B., et al. 21st Micromechanics and Micro Systems Europe Workshop 2010, , (2010).
  11. Sarveswaran, K., et al. Adhesion of DNA Nanostructures and DNA Origami to lithographically patterned self-assembled monolayers in Si[100]. Proc. of SPIE-Soc. Opt. Eng. 7637, 76370M-1(2010).
  12. Kern, W., Puotien, D. A. Cleaning solutions based on hydrogen peroxide for use in silicon semiconductor technology. RCA Rev. 31, 187-206 (1970).
  13. Pillers, M., Goss, V., Lieberman, M. Electron-Beam Lithography and Molecular Liftoff for Directed Attachment of DNA Nanostructures on Silicon: Top-down Meets Bottom-up. Acc. Chem. Res. 47, 1759-1767 (2014).
  14. Saccá, B., Niemery, C. M. DNA Origami: The Art of Folding DNA. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 58-66 (2012).
  15. Douglas, S. M., et al. Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno. Nucleic Acids Res. 37, 5001-5006 (2009).
  16. Ben-Ishay, E., et al. Designing a Bio-responsive Robot from DNA. Origami. J. Vis. Exp. (77), e50268(2013).
  17. Woo, S., et al. Programmable molecular recognition based on the geometry of DNA nanostructures. Nature Chemistry. 3, 620-627 (2011).
  18. Schlegel, M. L., et al. Cation sorption on the muscovite (001) surface in chloride solutions using high-resolution X-ray reflectivity. Geochim. Cosmochim. Acta. 70, 3549-3565 (2006).
  19. Rasband, W. S., Howarter, J. A., et al. National Institutes of Health. Langmuir. 22, Bethesda, Maryland, USA. 11142-11147 (2006).
  20. Kershner, R. J., et al. Placement and orientation of individual DNA shapes on lithographically patterned surfaces. Nature Nanotechnology. 4, 557-561 (2009).
  21. Hung, A. M., et al. Large-area spatially ordered arrays of gold nanoparticles directed by lithographically confined DNA origami. Nature Nanotechnology. 5, 121-126 (2010).
  22. Sarveswaran, K., et al. et al.Adhesion of DNA nanostructure and DNA origami to lithographically patterned self-assembled monolayers on Si[100. Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 7637, 76370M(2010).
  23. Pillers, M. A., Lieberman, M. Thermal stability of DNA origami on mica. J. Vac. Sci. Technol. B. 32, 040602(2014).
  24. Song, J., et al. Direct Visualization of Transient Thermal Response of a DNA. Origami. J. Am. Chem. Soc. 134, 9844(2012).
  25. Wei, X., et al. Mapping the thermal behavior of DNA origami nanostructures. J. Am. Chem. Soc. 135 (16), 6165-6176 (2013).
  26. Hyojeong Kim,, et al. Stability of DNA Origami Nanostructures under Diverse Chemical Environments. Chem. Mater. 26, 5265-5273 (2014).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

RCA APTES DNA
إعداد ميكا والسيليكون ركائز لDNA اوريغامي التحليل والتجريب
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.