Assemblage de Nanotiges or dans Metamolecules plasmoniques chiraux, à l’aide de modèles d’Origami ADN

Cette méthode permet la fabrication d’assemblages plasmoniques chiraux tridimensionnels avec de fortes réponses chiroptiques. Le principal avantage de cette approche est qu’elle permet la fabrication de nanostructures métalliques complexes à l’aide d’outils logiciels librement disponibles et d’équipements de laboratoire de biochimie communs. Yike Huang, étudiant diplômé, et Minh-Kha Nguyen, postdoc de mon laboratoire, feront la démonstration de la procédure.

Utilisez caDNAno pour concevoir un modèle d’origami d’ADN. Acheminer l’échafaudage dans des brins de base en fonction de la forme désirée du modèle. Puis générer les séquences de brin de base en cliquant sur l’outil séquence.

Cliquez sur l’outil de peinture et marquer les brins de base qui nécessitent d’autres modifications. Cliquez sur l’outil d’exportation pour exporter les séquences de base de l’ADN vers un fichier CSV. Ensuite, importez le fichier CSV dans une application de feuille de calcul.

Ajouter une séquence de polyadénine à l’extrémité des agrafes à utiliser comme poignées pour l’assemblage de nanorods dorés. Modifiez les brins de base sur les sites de verrouillage conçus avec des séquences de verrouillage. Préparer un stock de travail de brins de base, y compris les brins avec des poignées et des serrures en mélangeant des quantités égales d’oligonucléotides de base normalisés de concentration.

Ensuite, préparer le mélange d’origami tel que détaillé dans le protocole de texte. Anneal le mélange dans le thermocycleur de 80 degrés à 20 degrés Celsius. Pour un gel de 1 %, dissoudre un gramme d’agarose dans 100 millilitres de TBE en chauffant le mélange au four à micro-ondes.

Ajouter 10 microlitres de tache d’ADN de 10 000 X selon la spécification de la tache. Pour minimiser l’exposition à la lumière UV à l’étape d’extraction, utilisez une tache d’ADN qui peut être visualisée sous excitation bleue. Jeter le gel et incuber pendant 30 minutes à température ambiante.

Ensuite, placez la boîte de gel dans un bain d’eau glacée. Ajouter le tampon de chargement aux échantillons d’origami et charger les échantillons dans les puits avec un volume approprié selon le cône utilisé. Faire fonctionner l’électrophorèse pendant deux heures à 80 volts.

Imagez le gel avec l’imageur de gel. Utilisez un transilluminateur de lumière bleue pour visualiser les bandes et couper la bande d’origami. Ensuite, casser le gel sur le parafilm et extraire le liquide.

Le rendement de récupération est d’environ 40% Pipette le liquide dans une unité de filtre centrifuge et tourner à 3000 fois G pendant cinq minutes. Mesurer l’absorption de la solution origami à 260 nanomètres à l’aide d’un spectromètre UV visible. Pour préparer les nanorods d’or, dissoudre 0,55 grammes de CTAB et 0,037 grammes d’acide 2, 6-Dihydroxybenzoïque dans 15 millilitres d’eau chaude dans un flacon de fond rond.

Après avoir refroidi la solution à 30 degrés Celsius, ajouter 600 microlitres de nitrate d’argent de quatre millimlaires et remuer à 450 rPM pendant deux minutes. Laissez la solution intacte pendant 15 minutes à 30 degrés Celsius. Ensuite, ajouter 15 millilitres d’un millimolar hydrogène tetrachloroaurate à la solution et remuer à 450 RPM pendant 15 minutes.

Ajouter 120 microlitres d’acide l-ascorbique de 64 millimolaires et remuer immédiatement à 1200 RPM pendant 30 secondes. Maintenant, ajoutez 12 microlitres de graines d’or et continuez à remuer à 1200 RPM pendant 30 secondes. Incuber la solution dans un bain d’eau à 30 degrés Celsius pendant 18 heures.

Ne pas déranger la solution et utiliser un bouchon pour fermer le flacon. Transférer la solution qui en résulte dans les tubes de centrifugeuse et la centrifugeuse à 9 500 fois G pendant 12 minutes à 20 degrés Celsius. Jeter le supernatant et disperser la pastille en 20 millilitres d’eau ultra pure.

Effectuez une étape de centrifugation de plus, puis dispersez la pastille finale en trois millilitres d’eau distillée. Estimer la concentration de nanorods d’or à partir d’une mesure d’absorption visible UV à l’aide du coefficient d’extinction pour la résonance longitudinale du plasmon. Mélangez 150 microlitres de 10 nanoparticules d’or nanomolaires et 40 microlitres de 0,5 millimolar TCEP traité l’ADN thiol.

Ajouter 1% SDS à la solution nanorod or jusqu’à ce qu’une concentration finale de SDS de 0,05% soit atteinte. Réglez le PH entre 2,5 et trois avec environ un microlitre d’une molaire HCL. Incuber pendant deux heures tout en secouant à 70 RPM.

Ajouter le chlorure de sodium pour atteindre une concentration finale de chlorure de sodium de 0,5 molaire et incuber pendant quatre heures à température ambiante tout en secouant à 70 RPM. Ensuite, réglez le PH à environ 8,5 avec tampon TBE 10X et incuber pendant la nuit. Lavez les nanorods d’or d’ADN quatre fois en mélangeant les échantillons avec un millilitre de tampon de lavage et de centrifugeuse à 7000 fois G pendant 30 minutes.

Enlevez le supernatant et resuspendez les nanorods d’or d’ADN dans le liquide restant. Estimer la concentration de nanorods d’or d’ADN à partir d’une mesure d’absorption visible UV comme auparavant. Ajouter du chlorure de magnésium à la solution de nanoroines d’or purifiées de l’ADN à une concentration finale de 10 millimolaires.

Mélanger les nanorods d’or purifiés de l’ADN et l’origami à un rapport de 10 pour un et donner le mélange dans un mélangeur avec un contrôle de la température de 40 degrés Celsius à 20 degrés Celsius tout en secouant à 400 RPM. Utilisez 0,7% d’électrophorèse gel agarose pour purifier les structures finales origami nanorod origami. Pour l’imagerie TEM, mélangez 200 microlitres de solution formate 0,75% uranyl et 1 microlitre de cinq hydroxyde de sodium molaire.

Vortex immédiatement pendant deux à trois minutes. Centrifugeuse la solution de tache pendant trois à quatre minutes à 14 000 fois G.Then, protéger la tache contre l’exposition à la lumière en l’enveloppant dans du papier d’aluminium. Après avoir augmenté l’hydrofalicité des grilles TEM tel que décrit dans le protocole textuel, pipette cinq gouttes d’échantillon de microlitre sur le réseau TEM.

Après une incubation de cinq à huit minutes, retirer la goutte en touchant doucement un papier filtre avec le bord de la grille. Maintenant, pipette une grosse goutte et une petite goutte de la solution de tache sur un morceau de parafilm. Placez la grille sur la petite goutte de solution de tache et séchez immédiatement en touchant le papier filtre avec le bord de la grille.

Ensuite, mettez-le sur la grande goutte de solution de tache pendant 30 secondes. Montré ici est une image TEM de modèles origami ADN. La structure origami se compose de deux faisceaux d’hélice de 14 reliés entre eux par le brin d’échafaudage.

Ici, une image représentative TEM de nanorods d’or est montrée. Les dimensions moyennes des nanorods d’or synthétisés sont de 70 x 30 nanomètres. Cette image montre des dimers nanorod d’or sur origami après annealing.

En raison de leur préférence contraignante pour les grilles TEM, les assemblages de nanorods origami origami sont généralement considérés comme des faisceaux et des tiges d’origami parallèles. Le protocole permet des rendements élevés de l’assemblage de nanorods d’or en méta-molécules chiraux avec de fortes réponses plasmoniques circulaires dichroïsme. On y voit les spectres des structures fermées et des structures ouvertes.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs pour explorer les propriétés optiques plasmoniques des nanostructures métalliques autoassemblées complexes. Tel que décrit dans le protocole textuel, plusieurs produits chimiques dangereux sont utilisés dans cette méthode. Veuillez vérifier soigneusement la fiche de données sur la sécurité des matériaux et prendre les précautions nécessaires.