Herstellung von Mica und Siliziumsubstraten für die DNA-Origami-Analyse und Experimentieren

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, zwei Arten von Substraten für DNA-NANOSTRUKTUR-Experimente vorzubereiten, MICA und Siliziumoxid zu funktionalisieren. Dies wird auf zwei verschiedene Arten für die beiden Substrate erreicht. Die oberste Schicht von MICA wird mit doppelseitigem Klebeband in einem schnellen und einfachen Verfahren entfernt.

Umgekehrt müssen Silikonsubstrate mit der RCA-Reinigung gereinigt werden, was das Ätzen der Oxidschicht und das Entfernen von metallischen und organischen Verunreinigungen beinhaltet. Dadurch entsteht eine saubere, glatte Siliziumoxidschicht, die weiter funktionalisiert werden kann. Anschließend wird die MICA mit Magnesiumionen geflutet, um eine positiv geladene Oberfläche zu erzeugen.

Eine analoge Oberfläche wird auf dem Siliziumoxid-Substrat durch die Bildung einer positiv geladenen selbstorganisierten Monoschicht, wie z.B. drei Aminopropyltriethyl, erzeugt. Als nächstes wird das Substrat der DNA-Origami-Lösung ausgesetzt, um die Adhäsion der negativ geladenen DNA mit den positiv geladenen Substraten zu fördern. Die Bedeckung hängt von der Art des Substrats, der Lösungskonzentration und der Abscheidungszeit ab, die je nach durchgeführtem Experiment variiert werden können.

Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die APT eine Monoschicht ist, die kovalent an die Siliziumoberfläche gebunden ist. Es kann in einem bestimmten Muster durch Ebeam, Lithographie und eine Technik namens molekularer Liftoff abgeschieden werden. Im Allgemeinen haben Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten mit einzigartigen Manipulationstechniken, die für die kleinen Substrate erforderlich sind, sowie mit der Perfektionierung des geeigneten Protokolls für die Handhabung der Abscheidung und Ziehung.

visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die Schritte zur Substratmanipulation und zur Reinigung von RCAs sowie zum Sicherheitsprotokoll nur schwer in Text zu beschreiben sind. Die visuelle Darstellung dieser notwendigen Sicherheitsschritte ist wichtig, um sichere Laborpraktiken zu fördern. Bereiten Sie zunächst den Untergrund vor, indem Sie mit einer Schere einen Zentimeter mal einen Zentimeter große Quadrate aus dem MICA-Substrat ausschneiden.

Schneiden Sie die MICA mit doppelseitigem Klebeband ab. Legen Sie das MICA-Rechteck auf das doppelseitige Klebeband, das sich noch im Klebebandabroller befindet. Schieben Sie die Pinzette vorsichtig zwischen die MICA und das Klebeband und entfernen Sie den Glimmer.

Die oberste Schicht wird entfernt und verbleibt auf dem Klebeband. Pipettieren Sie dann vier Mikroliter ausreichend Vortex-DNA-Origami-Lösung auf den Glimmer und stellen Sie sicher, dass die Pipettenspitze das Substrat nicht berührt. Lassen Sie das DNA-Origami für ca. 10 Minuten auf der MICA.

Um eine ausreichende Abdeckung zu gewährleisten, spülen Sie die DNA-Origami-Lösung mit 100 Mikrolitern sterilem Wasser über dem Waschbecken oder einem anderen Flüssigkeitsbehälter vom MICA-Substrat ab. Nehmen Sie dazu die MICA mit einer Pinzette auf. Pipettieren Sie das Wasser auf dem Substrat mit dem Fluss des Tropfens in Richtung der Pinzettenspitze.

Trocknen Sie das Substrat eine Minute lang mit einem gleichmäßigen Stickstoffstrahl. Wiederholen Sie die RINs mit weiteren 100 Mikrolitern sterilem Wasser, bevor Sie das Substrat weitere drei Minuten lang mit Stickstoff trocknen. Für die Radio Corporation of America spielt RCA one solution preparation 50 Milliliter 18 Megaohm Zentimeter Wasser mit einem Messbecher in das dafür vorgesehene RCA one Becherglas und fügt dann 15 Milliliter konzentriertes Imodiumhydroxid in das Becherglas hinzu.

Spülen Sie den Messbecher mit 25 Millilitern Wasser aus und geben Sie das Spülwasser in den RCA one Becher. Schalten Sie die Hitze ein und rühren Sie sie auf der Herdplatte um und bringen Sie den RCA ein Bad auf 70 Grad Celsius. Geben Sie dann 15 Milliliter 30%iges Wasserstoffperoxid in das RCA-Ein-Becherglas.

Achten Sie darauf, die RCA one Lösung innerhalb einer Stunde nach Zugabe des Wasserstoffperoxids zu verwenden. Spülen Sie den Messbecher gründlich mit Wasser aus und entsorgen Sie die Spülung in einer geeigneten RCA one Abfallflasche für die Radio Corporation of America. Vorbereitung der RCA-Zwei-Lösung.

Geben Sie 70 Milliliter 18 Megaohm Zentimeter Wasser mit dem ausführlich beschriebenen Messbecher in das dafür vorgesehene RCA-Zweibecherglas. Als nächstes fügen Sie 15 Milliliter konzentrierte Salzsäure hinzu. Spülen Sie den Messbecher mit 20 Millilitern Wasser aus und geben Sie ihn in den RCA Zweibecher.

Erhöhen Sie die Hitze und die Rührgeschwindigkeit der Heizplatte, bis die Lösung 70 Grad Celsius erreicht. Fügen Sie dann 15 Milliliter 30% Wasserstoffperoxid hinzu. Wie die RCA One Badewanne.

Verwenden Sie eine Lösung innerhalb einer Stunde nach Zugabe des Wasserstoffperoxids. Zur Herstellung der Fluorwasserstofflösung werden 50 Milliliter Wasser in ein inertes Becherglas aus fluoriertem Polymer gegeben. Messen Sie vier Milliliter konzentrierte Flusssäure in das Messbecherglas aus Kunststoff und geben Sie sie in das inerte Becherglas aus fluoriertem Polymer.

Spülen Sie das Messbecherglas aus Kunststoff mit insgesamt 50 Millilitern Wasser aus und geben Sie das Spülwasser in das Fluorwasserstoffbecherglas. Zum Schluss waschen Sie das Messbecherglas gründlich mit Wasser aus und entsorgen Sie die Spülmittel in einem dafür vorgesehenen Fluorwasserstoff-Abfallbehälter. Schneiden Sie den Siliziumwafer in Chips, indem Sie den Siliziumwafer mit der Politur nach oben auf eine weiche Oberfläche wie eine Serviette legen.

Schneiden Sie mit dem diamantbestückten Ritzstift die Unterseite des Wafers vorsichtig entlang der primären flachen Kante ein. Lege einen kleinen Draht, z. B. eine Büroklammer, unter den Kerb und übe vorsichtig Druck auf den Wafer aus, indem du Finger oder Pinzetten auf beide Seiten des Kerbens legst und mit Bleistift und Lineal auf eine andere Serviette drückst. Messen Sie die gewünschte Breite der Quadrate aus, indem Sie sowohl oben als auch unten auf der Serviette Punkte markieren.

Legen Sie eine der Waffelhälften mit der Kante voran zwischen die gemessenen Linien auf der Serviette, schließen Sie bündig mit der Linie ab und wiederholen Sie den Schneidvorgang. Die frisch gebrochenen senkrechten Stücke sollten nun die Breite der Stollenquadrate haben. Drehen Sie die Waffel horizontal auf die Serviette und platzieren Sie sie zwischen den senkrechten Linien, bevor Sie den Schneidevorgang erneut wiederholen.

Wenn die RCA-Lösung die entsprechende Temperatur erreicht hat, tauchen Sie acht bis 10 Zentimeter mal einen Zentimeter großen Siliziumsplitter 10 bis 20 Minuten lang in die Lösung, indem Sie einen umgekehrten Korb aus fluoriertem Polymer mit einem Durchmesser von zwei Zoll verwenden, heben Sie den Korb mit den Silikonchips an und entleeren Sie ihn. Nun, dann schieben Sie den Korb zum Becherglas und spülen Sie ihn gründlich mit 18 Megazentimeter Wasser aus. Tauchen Sie den Waschbecher ein und wackeln Sie 20 Sekunden lang auf und ab.

Lassen Sie den Korb ab und spülen Sie ihn gründlich mit Wasser über den Abfallbecher. Nachdem die Reinigung von RCA One abgeschlossen ist, stellen Sie den Korb für 10 bis 20 Sekunden in das Becherglas mit der Fluorwasserstofflösung. Mischen Sie die Chips und den Fluorwasserstoff mit einer sanften Auf- und Abbewegung.

Heben Sie dann den Taucheimer an, damit der Fluorwasserstoff vollständig abfließen kann. Stellen Sie den Waschbecher auf und spülen Sie den Becher in einer Plastikwanne aus. Schieben Sie den Korb über den Spülbecher und spülen Sie mit 18 Megaohm Zentimeter Wasser.

Tauchen Sie den Korb in die Wäsche und den Becher und rühren Sie ihn 20 Sekunden lang um. Führen Sie anschließend einen zweiten Entleerungs- und Spülzyklus mit 18 Megaohm Zentimeter Wasser durch. Schütten Sie das Waschwasser in das Spülbecherglas und füllen Sie das Waschbecherglas wieder mit Wasser.

Wenn die RCA-Zwei-Lösung die entsprechende Temperatur erreicht hat, tauchen Sie die Silikonchips mit dem Korb in die Lösungen. Lassen Sie die Chips 10 bis 20 Minuten in der Lösung. Entfernen Sie die Späne nach der entsprechenden Zeit und befolgen Sie die gleichen Spülvorgänge.

Lagern Sie saubere Chips unter hochreinem Wasser in einem sauberen Fläschchen für die selbstorganisierte Monolagenbildung auf Silizium, geben Sie 1.980 Mikroliter 18 Megaohm Zentimeter Wasser und 20 Mikroliter Apte in ein sauberes Simulationsfläschchen und schwenken Sie. Zum Mischen die Lösung sofort verwenden. Legen Sie einen sauberen Silikonchip mit der reflektierenden Seite nach oben in das Szintillationsfläschchen, verschließen Sie ihn und lassen Sie ihn 20 Minuten lang ruhen.

Entfernen Sie den Chip mit einer Pinzette und spülen Sie ihn mit 200 Mikrolitern Wasser ab, bevor Sie ihn eine Minute lang mit einem Strom Stickstoffgas trocknen. Um das DNA-Origami auf dem APT-Test funktionalisiertem Silizium abzuscheiden, mischen Sie das DNA-Origami-Fläschchen kurz und pipettieren Sie vier Mikroliter Lösung auf das Silikonsubstrat. Lassen Sie die Lösung so lange stehen, wie es für die verwendete Konzentration und die gewünschte Deckkraft erforderlich ist.

Spülen Sie dann ein Substrat mit 100 Mikrolitern sterilem 18 Megaohm Zentimeter Wasser ab und trocknen Sie es mit Stickstofffluss. Wiederholen Sie das Spülen eine Minute lang mit weiteren 100 Mikrolitern sterilem Wasser und trocknen Sie den Untergrund drei Minuten lang mit Stickstoff. Repräsentative Ergebnisse für die Variation der DNA-Origami-Konzentration auf die Substratbedeckung sind hier dargestellt.

Eine erhöhte Konzentration führt zu einer erhöhten Abdeckung auf MICA-Substraten, DNA-Origami-Abdeckung auf MICA und Silizium Zeigen eine hohe anfängliche Absorption, wobei die Sättigung nach etwa einer Stunde eintritt. Die prozentuale Abdeckung auf MICA ist auch durchweg höher als bei gleicher Konzentration und Zeit auf funktionalisiertem Silizium bei gründlicher Probe. Das Spül- und Trocknungsprotokoll ist für die erfolgreiche Vorbereitung von DNA-Origami-Proben unerlässlich.

Ineffektives Spülen und Trocknen kann zum Vorhandensein von Lösungsmittelaggregationsinseln von DNA-Origami oder zur Überbrückung von Nanostrukturen auf Proben mit hoher Bedeckung führen. Sobald die Techniken zur Vorbereitung des Micah-Substrats gemeistert sind, können sie in 20 Minuten oder weniger abgeschlossen werden. Silikonproben können in weniger als zwei Stunden vorbereitet werden, wenn sie ordnungsgemäß durchgeführt werden.

Die Elektronenstrahllithographie und der molekulare Liftoff können in diesen Prozess integriert werden, um neuartige Muster und Geräte für weitere Experimente zu schaffen. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Flusssäure äußerst gefährlich sein kann, treffen Sie geeignete Vorsichtsmaßnahmen, wie z. B. das Tragen persönlicher Schutzausrüstung und die Bereitstellung von Notfallvorräten an Calciumgluconat, während Sie diesen Vorgang durchführen.