Reproduzierbare Reinigungsprozesse für Substrate, die in der DNA-Origami-Forschung verwendet werden, werden beschrieben, einschließlich der Tisch-RCA-Reinigung und der Derivatisierung von Siliziumoxid. Protokolle für die Oberflächenvorbereitung, DNA-Origami-Abscheidung, Trocknungsparameter und einfache Versuchsaufbauten werden veranschaulicht.
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Herstellung von Mica und Siliziumsubstraten für die DNA-Origami-Analyse und Experimentieren
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die gestaltete Natur und kontrollierte Ein-Topf-Synthese von DNA-Origami bietet aufregende Möglichkeiten in vielen Bereichen, insbesondere in der Nanoelektronik. Viele dieser Anwendungen erfordern die Interaktion mit und die Adhäsion von DNA-Nanostrukturen an einem Substrat. Aufgrund seiner atomar flachen und leicht zu reinigenden Beschaffenheit war Glimmer das Substrat der Wahl für DNA-Origami-Experimente. Die praktischen Anwendungen von Glimmer sind jedoch im Vergleich zu denen von Halbleitersubstraten relativ begrenzt. Aus diesem Grund wird hier ein einfaches, stabiles und wiederholbares Verfahren für die DNA-Origami-Adhäsion auf derivatisiertem Siliziumoxid vorgestellt. Um die Adhäsion von DNA-Nanostrukturen an der Siliziumoxid-Oberfläche zu fördern, wird aus einer wässrigen Lösung, die mit vielen Photolacken kompatibel ist, eine selbstorganisierende Monoschicht aus 3-Aminopropyltriethoxysilan (APTES) abgeschieden. Das Substrat muss mit Hilfe von Reinigungsverfahren der Radio Corporation of America (RCA) von allen organischen und metallischen Verunreinigungen gereinigt werden, und die native Oxidschicht muss geätzt werden, um eine ebene, funktionalisierbare Oberfläche zu gewährleisten. Reinräume sind mit Einrichtungen zur Silikonreinigung ausgestattet, aber viele Bestandteile von DNA-Origami-Puffern und -Lösungen sind in ihnen aufgrund von Kontaminationsbedenken oft nicht erlaubt. Dieses Manuskript beschreibt den Aufbau und das Protokoll für die Reinigung von Silikon in kleinem Maßstab im Labor für Forscher, die keinen Zugang zu einem Reinraum haben oder Prozesse integrieren möchten, die eine Kontamination einer CMOS-Reinlabor-Reinbank im Reinraum verursachen könnten. Darüber hinaus werden Variablen zur Regulierung der Abdeckung diskutiert und beschrieben, wie häufige Probleme bei der Probenvorbereitung erkannt und vermieden werden können.
Einleitung
Zuerst im Jahr 2006 eingeführt wurde, nutzt DNA-Origami die selbstorganisierende Natur von DNA-Oligonukleotiden auf gestaltbar und hochgeordnete Nanostrukturen zu erzeugen. 1 Eine Vielzahl von Strukturen berichtet, von Smiley-Gesichter auf 3-dimensionale-Boxen verriegelt. 2 DNA-Origami kann funktionalisiert werden mit verschiedenen Biomolekülen und Nanostrukturen, was zu Forschungsanwendungen in der Nanoelektronik, Medizin und Quantencomputing. 3, die Analyse und viele zukünftige Anwendungen sind jedoch nicht nur abhängig von Konstruktion, sondern auch auf die Haftung der DNA-Origami-Nanostrukturen auf Oberflächen. Die in diesem Manus....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Protokoll
1. Experiment Planung und Materialvorbereitung
- Bestimmen das Design, Konzentration und Funktionalität der DNA-Origami, die in den Experimenten verwendet wird. 14-16 Hier verwenden wir eine DNA-Origami-Design-Rechteck in 1x TAE zubereitet / Mg 2+ Lösung (40 mM Tris-Base, 20 mM Essigsäure, 2 mM EDTA und 12 mM Magnesium-Acetat, pH 8,0). 17
- Autoklaven Alle Tipps, Röhren und Behältern verwendet werden. Diese Materialien müssen alle Autoklaven kompatibel sein.
- Bereiten Sie eine Versorgung mit sterilem Wasser zum Spülen. Füllen Sie eine sterile Glas mit etwa 500 ml von 18 MOhm x cm Wasser, Platz auf einer Heizp....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Ergebnisse
Zwei Variablen bestimmen die Berichterstattung über DNA-Origami auf dem Substrat: Konzentration der Lösung und Belichtungszeit. Die Absorptionseigenschaften der DNA Origami auf Glimmer und APTES funktionalisiertes Siliciumoxid sind zuvor berichtet worden. 13 die Beziehung zwischen der Konzentration der DNA origami in der Abscheidungslösung und die endgültige Beschichtungsstärken auf Glimmer sind in Tabelle 1 und 2 zusammengefaßt, zeigen zunehmende Konzentration Ergebnisse in die größere Fläch.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Diskussion
Es gibt mehrere Schritte, die betont, um konsistente und optimale Ergebnisse zu erzielen werden müssen. Für Glimmer Proben, die nach einem strengen und gründlichen Spülen und Trocknen Regime, wie in den Schritten 3.3 und 3.4, wird sicherstellen, dass qualitativ hochwertige Bilder von einzelnen DNA-Origami kann mit AFM, ohne die verschiedenen Probleme im Repräsentative Ergebnisse Abschnitt beschrieben erreicht werden. Von primärer Bedeutung für Siliziumproben ist die Sauberkeit des Substrats. Im Anschluss an die in Schri.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Offenlegungen
Die Autoren haben nichts offenzulegen.
Danksagungen
Die Autoren danken Dr. Gary Bernstein für die Nutzung des AFM.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Eppendorf epT.I.P.S. Nachladungen, Kapazität 2-200 μ l | VWR International, LLC | 22491733 | 10er Nachfülltablett mit 96 Spitzen |
| Mikrozentrifugenröhrchen, Polypropylen | VWR International, LLC | 87003-290 | 0,65 ml, natur |
| Research Plus Pippete - Einkanal - 20-200 μ l | A. Daigger & Unternehmen, Inc. | EF8960F-3120000054 EACH | Einstellbare Lautstärke |
| Research Plus Pippete - Einkanal - 2-20 μ l | A. Daigger & Unternehmen, Inc. | EF8960D-3120000038 EACH | |
| Scotch 237 Permanentes doppelseitiges Klebeband | Office Depot, Inc. | 602710 | 3/4" x 300", 2er-Pack |
| Vortex-Mischer | Thermo Scientific | M37610-33Q | |
| Wafer-Behälter einzeln, 2" (50 mm), 60 mm x 11 mm mm | Elektronenmikroskopie | 64917-2 | 6 pro Packung |
| 6" Wafer, P-Typ, < 100> Ausrichtung, mit primärer flacher | Nova Electronic Materials, Ltd. | ||
| Puderfreie Nitril-Untersuchungshandschuhe | VWR International, LLC | 82062-428 | Katalognummer gilt für Größe groß |
| Hochpräzise berührungslose Sonden mit Au-reflektierender Beschichtung | K-Tek Nanotechnology, Inc. | HA_NC/15 | |
| Autoklav Pan | A. Daigger & Unternehmen, Inc. | NAL692-5000 EF25341C | |
| Sol-Vex II Aggressive Handschuhe, Größe: 9-9.5; 15 mil, 13 inch - 1 dz | Spectrum Chemical Mfg. Corp. | 106-15055 | Vor Gebrauch mit Wasser abspülen und gemeinsam schrubben, bis sich keine Blasen mehr auf den Handschuhen bilden. |
| Pinzette PTFE 200 mm Quadrat | Dynalon Corp. | 316504-0002 | |
| Muskovit-Glimmerplatten V-5 Qualität | Elektronenmikroskopie Wissenschaften | 71850-01 | 10 pro Packung |
| Glimmerscheibe, 10 mm | Ted Pella, Inc | 50 | Glimmerscheiben sind optional |
| Ritzer Diamon Pen für Glaswaren | VWR International, LLC | 52865-005 | |
| Szintillationsfläschchen, Borosilikatglas, mit Schraubverschluss - 20 ml | VWR International, LLC | 66022-060 | Koffer mit 500 Stück, mit aufgesetzter Kappe aus Polypropylen und Zellstofffolienauskleidung |
| 4 x 5 Zoll Top PC-200 Heizplatte, 120 V/60 Hz | Dot Scientific, Inc. | 6759-200 | |
| Gläser mit geraden Seiten, Weithalsöffnung | VWR International, LLC | 89043-554 | Etui mit 254 Stück, Verschlüsse mit aufgesetzter Zellstoff-/Vinylauskleidung |
| Becherglas in Standardqualität, 250 ml Fassungsvermögen | VWR International, LLC | 173506 | |
| Bechergläser, PTFE | VWR International, LLC | 89026-022 | Zur Verwendung mit HF-Uhrenglas |
| in flacher Form, 3" | VWR International, LLC | 66112-107 | Karton mit 12 |
| Kunststoff-Vorratsbehältern | VWR International, LLC | 470195-354 | Für Sekundärbehälter |
| Allzweck-Flüssigkeits-in-Glas-Thermometer | VWR International, LLC | 89095-564 | |
| Hochpräzise und ultrafeine Pinzette | Elektronenmikroskopie Sciences | 78310-0 | |
| Polycarbonat-Gesichtsschutz | Fisher ScientificInc. | 18-999-4542 | |
| Neoprenschürze | Fisher Scientific, Inc. | 19-810-609 | |
| Calciumgluconat, Calgonat | W.W Grainger, Inc. | 13W861 | Tube, 25 g |
| Wasserstoffperoxid 30% CR ACS 500 ml | Fisher Scientific, Inc. | H325 500 | GESUNDHEITSSCHÄDLICHES, GIFTIGES |
| 3-Aminopropyltriethoxysilan | Gelest Inc. | SIA0610.0-25GM | Vor Gebrauch auf Raumtemperatur erwärmen lassen. |
| Ammoniumhydroxid, 2,5 l | Fisher Scientific, Inc. | A669-212 | GESUNDHEITSSCHÄDLICHE, GIFTIGE |
| Salzsäure | Fisher Scientific, Inc. | A144-212 | GESUNDHEITSSCHÄDLICHE, GIFTIGE |
| Flusssäure | Fisher Scientific, Inc. | A147-1LB | GESUNDHEITSSCHÄDLICHES, GIFTIGES |
| MultiMode-Nanoskop IIIa | Veeco Instruments, Inc. | Jedes AFM, das den Klopfmodus unterstützt, ist für die Analyse geeignet | |
| Tauchkorb | Hergestellt im Labor | Hergestellt im Labor | Der Tauchkorb wurde aus dem Boden einer PTFE-Flasche mit eingebohrten Löchern, dem PTFE-Griff und allen PTFE-Schrauben hergestellt. |
Referenzen
- Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440, 297-302 (2006).
- Anderson, E. S., et al. Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature. 459, 73-77 (2009).
- Wang, Z., Ding, B.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Nachdrucke und Genehmigungen
