D'abord présenté en 2006, l'ADN origami utilise la nature d'auto-assemblage d'oligonucléotides d'ADN pour produire des nanostructures concevables et très ordonnées. 1 Une myriade de structures ont été signalés, allant de smiley face à verrouillée boîtes 3 dimensions. 2 ADN origami peut être fonctionnalisés avec diverses biomolécules et nanostructures, donnant lieu à des applications de recherche en nanoélectronique, la médecine et l'informatique quantique. 3 Cependant, l'analyse et de nombreuses applications futures ne sont pas seulement tributaire de la conception structurelle, mais aussi sur l'adhésion des nanostructures d'ADN origami à des surfaces. Les méthodes décrites dans ce manuscrit ont trait à la préparation des échantillons d'origami d'ADN sur deux types de supports: mica et d'oxyde de silicium fonctionnalisés.
Mica est le substrat de choix pour les études de l'ADN origami parce qu'il est atomiquement plat, avec une hauteur de couche de 0,37 nm ± 0,02 nm. 4 Il est également EASily nettoyé, ce qui rend la préparation des échantillons et de la microscopie à force atomique (AFM) des études simple. Mica moscovite contient une densité élevée de potassium dans chaque plan de clivage, mais ces ions diffuse loin de la surface du mica lorsque dans l'eau. Pour la médiation de la liaison de l'ADN origami pour le substrat de mica, Mg 2+ est utilisée pour inverser la charge négative du mica et de lier électrostatique du phosphate d'ADN épine dorsale du substrat (figure 1A). 5 mélanges d'ADN recuit en présence d'un grand excès de brins de base donnent une couverture élevée et de bonnes images de mica, car l'adhérence de l'ADN origami à la surface Mg 2+ à terminaison est beaucoup plus forte que l'adhérence d'oligonucléotides simple brin (brins de base). D'autres ions chargés positivement, y compris Ni 2+ et Co 2+ peuvent être utilisés pour contrôler l'adhérence de l'ADN sur du mica. 6,7 Modification de la concentration de cations monovalents et divalents dans la solution peut servir de médiateur adhésion et de diffusion de surface taux d'ADN origami. 8 Cependant, le protocole de préparation des substrats de mica et de dépôt et rinçage de la origami est souvent pas explicitement décrits dans les manuscrits publiés. 9 Sans un protocole clair, des résultats reproductibles peuvent être difficiles à obtenir.
Mica est un isolant, de sorte qu'il ne convient pas en tant que substrat pour certaines applications en nanoélectronique. Silicon passive avec un oxyde natif mince possède des propriétés électroniques souhaitables, y compris la compatibilité avec le traitement préalable gratuit semi-conducteurs à oxyde métallique (CMOS) pour créer / structures d'entrée-sortie et les caractéristiques topographiques. Les plaquettes de silicium stockées dans l'air sont passivées avec soit un oxyde thermique d'épaisseur ou d'un film d'oxyde natif mince qui est relativement sale, avec un nombre élevé de particules. L'oxyde de silicium a une densité de charge de surface beaucoup plus faible que le mica, et la densité de charge est très dépendante de la préparation de l'oxyde et de l'histoire. À des concentrations en ions magnésium above 150 mM, de bonnes couvertures (jusqu'à 4 / um 2) de l'origami d'ADN rectangulaire peut être réalisé sur l'oxygène plasma traité substrats de silicium; Cependant, cette concentration et la couverture peuvent varier selon la taille et la conception des nanostructures utilisé. 10 Un protocole alternatif pour accorder la charge de surface est d'attacher une monocouche auto-assemblée cationique de 3-aminopropyltriéthoxysilane (APTES) (figure 1B) à l'oxyde. L'aminé primaire sur APTES peut être protoné à un pH inférieur à 9, en modifiant la charge et le caractère hydrophobe du substrat. 11 Pour une monocouche complète de APTES être déposé avec succès, le silicium doit être nettoyé de manière appropriée en utilisant Radio Corporation of America (RCA) protocoles . Ces protocoles comprennent des traitements de l'hydroxyde d'ammonium et des solutions de peroxyde d'hydrogène (RCA1) pour éliminer les résidus organiques et les contaminants particulaires. Un court gravure dans une solution aqueuse d'acide fluorhydrique enlève la couche d'oxyde natif avectous les contaminants ioniques qui adhèrent à l'oxyde. Enfin, les échantillons sont exposés à de l'acide chlorhydrique et de solution de peroxyde d'hydrogène (RCA2) pour éliminer les métaux et les contaminants ioniques et former une couche mince et uniforme d'oxyde. 12 La plupart des salles blanches ont désigné les hottes de protocoles de nettoyage CMOS, avec des règles strictes sur ce qui peut être utilisé dans ces domaines. Un problème commun est livré sous la forme d'ions tels que le sodium, qui peuvent perturber les propriétés électroniques des structures CMOS en créant des pièges midbandgap. 13 Ions couramment utilisé dans l'ADN origami préparation et de dépôt des tampons pourrait contaminer les bains CMOS et causer des problèmes pour d'autres chercheurs utilisant la chambre propre. Pour cette raison, notre groupe utilise un CMOS «sales» banc de nettoyage disposés spécifiquement pour les petits échantillons utilisés pour la recherche de l'ADN origami. Ce processus est une bonne alternative à la salle blanche traditionnelle set-up et peut convenir pour les laboratoires qui ne disposent pas de l'accès à un banc CMOS de salle blanche.