הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

הכנת מצעים נציץ והסיליקון לDNA אוריגמי ניתוח וניסויים

14.4K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/52972

⸱

23 ביולי 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

במאמר זה

סיכום

מתוארים תהליכי ניקוי הניתנים לשחזור עבור מצעים המשמשים במחקר אוריגמי DNA, כולל ניקוי RCA על ספסל ונגזרת של תחמוצת סיליקון. מומחשים פרוטוקולים להכנת פני השטח, שקיעת אוריגמי DNA, פרמטרי ייבוש ומערכים ניסיוניים פשוטים.

תקציר

האופי המעוצב והסינתזה המבוקרת של אוריגמי DNA מספקים הזדמנויות מרגשות בתחומים רבים, במיוחד ננו-אלקטרוניקה. רבים מהיישומים הללו דורשים אינטראקציה והדבקה של ננו-מבני DNA למצע. בשל אופיו השטוח מבחינה אטומית וקל לניקוי, נציץ היה המצע הנבחר לניסויי אוריגמי DNA. עם זאת, היישומים המעשיים של נציץ מוגבלים יחסית לאלו של מצעי מוליכים למחצה. מסיבה זו, מוצג כאן תהליך פשוט, יציב וניתן לחזרה על הידבקות אוריגמי DNA על תחמוצת סיליקון נגזרת. כדי לקדם את ההדבקה של ננו-מבני DNA למשטח תחמוצת הסיליקון, מופקדת חד-שכבה בהרכבה עצמית של 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) מתמיסה מימית התואמת לפוטו-רזיסטים רבים. יש לנקות את המצע מכל המזהמים האורגניים והמתכתיים באמצעות תהליכי ניקוי של תאגיד הרדיו של אמריקה (RCA) ויש לחרוט את שכבת התחמוצת המקומית כדי להבטיח משטח שטוח ופונקציונלי. חדרים נקיים מצוידים במתקנים לניקוי סיליקון, אולם רכיבים רבים של מאגרי אוריגמי DNA ופתרונות לרוב אינם מותרים בהם בגלל חששות לזיהום. כתב יד זה מתאר את ההגדרה והפרוטוקול לניקוי סיליקון במעבדה בקנה מידה קטן עבור חוקרים שאין להם גישה לחדר נקי או מעוניינים לשלב תהליכים שעלולים לגרום לזיהום של ספסל נקי CMOS בחדר נקי. בנוסף, נדונים משתנים לוויסות הכיסוי ומתוארים כיצד לזהות ולהימנע מבעיות נפוצות בהכנת הדגימה.

מבוא

הוצג לראשונה בשנת 2006, אוריגמי DNA מנצל את הטבע להרכבה העצמית של oligonucleotides DNA לייצר ננו designable והורה מאוד. 1 מספר עצום של מבנים דווח, החל סמיילי פרצופים לנצמד תיבות 3 ממדים. 2 אוריגמי DNA יכול להיות פונקציונליות עם מולקולות ביולוגיות שונות וננו, והוליד יישומי מחקר בnanoelectronics, רפואה, ומחשוב קוונטים. 3 עם זאת, הניתוח ויישומים רבים בעתיד הם לא רק תלוי בעיצוב מבני, אלא גם על ההידבקות של ננו אוריגמי DNA למשטחים. השיטות שתוארו בכתב היד הזה נוגעים להכנת דגימות DNA אוריגמי על שני סוגים של מצעים: נציץ ותחמוצת סיליקון פונקציונליות.

מיכה הוא המצע של בחירה ללימודי אוריגמי DNA כי זה אטומי שטוח, עם גובה שכבה של 0.37 ננומטר ± 0.02 ננומטר. 4 זה גם EASאילי ניקה, מה שהופך את הכנת מדגם ומחקרים במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) פשוטות. נציץ מוסקבאי מכיל צפיפות גבוהה של אשלגן בכל מטוס מחשוף, אבל יונים אלה מפוזר מהמשטח נציץ כאשר במים. לתווך המחייב של אוריגמי DNA למצע נציץ, Mg 2 + משמש כדי להפוך את המטען השלילי של המיקה ואלקטרוסטטי לחייב את עמוד השדרה פוספט DNA למצע (איור 1 א). 5 תערובות של DNA מרותק בנוכחות גדולה קיצוניות של גדילי מצרך לתת כיסוי גבוה ותמונות טובות בתציץ בגלל ההידבקות של אוריגמי DNA למשטח Mg 2 + -terminated היא הרבה יותר חזקה מההידבקות של oligonucleotides חד-גדילים (גדילי מצרך). יונים טעונים חיובי אחרים, כוללים Ni 2 + 2 + Co וניתן להשתמש בם כדי לשלוט בהדבקה של ה- DNA ביציץ. 6,7 שינוי הריכוז של קטיונים חד ערכי ודו ערכיים בפתרון יכול לתווך adheשיעורי שיאון ודיפוזיה פני השטח של אוריגמי DNA. 8 עם זאת, הפרוטוקול להכנת מצעים נציץ והפקדה ושטיפת אוריגמי לעתים קרובות אינו מתוארים בכתבי יד שפורסם. 9 במפורש ללא פרוטוקול ברור, תוצאות לשחזור יכולים להיות קשות להשגה.

מיכה הוא מבודד, כך שזה לא מתאים כמצע ליישומים מסוימים בnanoelectronics. יש סיליקון פסיבציה עם תחמוצת יליד דקה מאפיינים אלקטרוניים רצויים, כולל תאימות עם עיבוד לפני metal-oxide semiconductor חינם (CMOS) כדי ליצור קלט / פלט מבנים ותכונות טופוגרפיות. פרוסות סיליקון המאוחסנות באוויר פסיבציה גם עם תחמוצת תרמית עבה או סרט תחמוצת ילידים דק שהוא יחסית מלוכלך, עם ספירת חלקיקים גבוהה. יש תחמוצת הסיליקון צפיפות מטען משטח נמוכה בהרבה מיציצו, וצפיפות המטען תלויה מאוד בהכנת תחמוצת והיסטוריה. במגנזיום ריכוזי יון ABOיש 150 מ"מ, כיסויים טובים (עד 4 / מיקרומטר 2) של אוריגמי DNA המלבני יכול להיות מושגת על מצעי סיליקון פלזמה טופלה חמצן; עם זאת, ריכוז והכיסוי עשוי להשתנות בהתאם לגודל והעיצוב של ננו בשימוש. 10 פרוטוקול חלופי לכוונון תשלום פני השטח הוא לצרף monolayer עצמי התאספו קטיוני של 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) (איור 1) ל תחמוצת. האמין העיקרית בAPTES ניתן protonated בערכי pH מתחת ל -9, שינוי החיוב והידרופוביות של המצע. 11 לmonolayer של APTES שלם שיופקדו בהצלחה, סיליקון יש לנקות כראוי באמצעות תאגיד רדיו של אמריקה פרוטוקולים (RCA) . פרוטוקולים אלה כוללים טיפולים באמוניום הידרוקסיד ופתרונות מי חמצן (RCA1) כדי להסיר שאריות אורגניות ומזהמים חלקיקים. לחרוט קצר בפתרון חומצה הידרופלואורית המימי מסיר את שכבת תחמוצת ילידים יחד עםכל מזהמים יוניים שלדבוק תחמוצת. לבסוף, דגימות חשופות לחומצה הידרוכלורית ופתרון מי חמצן (RCA2) כדי להסיר מתכת וזיהום יוני וליצור שכבת תחמוצת דקה, אחידה. 12 רוב החדרים נקיים שמיועדים ברדסים לפרוטוקולי ניקוי CMOS, עם כללים נוקשים לגבי מה ניתן להשתמש באזורים אלה. בעיה נפוצה מגיעה בצורה של יונים כמו נתרן, שיכול לשבש את המאפיינים האלקטרוניים של מבני CMOS על ידי יצירת מלכודות midbandgap. משמש 13 יונים נפוצים במאגרי הכנה ותצהיר אוריגמי DNA יכול לזהם את אמבטיות CMOS ולגרום לבעיות לחוקרים אחרים באמצעות החדר הנקי. מסיבה זו, הקבוצה שלנו משתמשת CMOS 'המלוכלך' ניקוי ספסל מסודר במיוחד עבור המדגמים הקטנים המשמשים למחקר אוריגמי DNA. תהליך זה הוא אלטרנטיבה טובה להגדרת החדר הנקי המסורתית ועשוי להיות מתאים למעבדות שאין להם גישה לספסל CMOS החדר הנקי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

תכנון ניסוי 1. והכנת חומר

  1. לקבוע את העיצוב, ריכוז, ואת הפונקציונליות של אוריגמי DNA שישמש בניסויים. 14-16 כאן, אנו משתמשים בעיצוב מלבן אוריגמי DNA הוכן ב1x טה / פתרון 2 + Mg (40 מ"מ טריס בסיס, 20 מ"מ חומצה אצטית, 2 מ"מ EDTA ו -12 אצטט מגנזיום מ"מ, pH 8.0). 17
  2. החיטוי כל טיפים, צינורות, והמכל לשימוש. חומרים אלה חייבים להיות כל החיטוי תואם.
  3. הכן אספקה ​​של מים סטריליים לשטיפה. ממלאי צנצנת סטרילית עם כ 500 מיליליטר של מים סנטימטרים X 18 MΩ, מקום על פלטה חמה, להרתיח במשך 5 דקות עם המכסה מעל, ולקחת את הצנצנת משל פלטה חשמלית ולתת מגניב עם המכסה מונח על המכל אבל לא הידק . אחסן במקרר ולהכין אספקה ​​חדשה בכל חודש או בעת צורך.

2. הכנת מצע מיכה

  1. מצעי Cut לגודל המתאים (1 ס"מ ריבועי 1 סנטימטר) עם מספריים. מיכה הוא דק ופריך. לחלופין, לרכוש נציץ בצורת דיסק שאינו דורשת חיתוך.
  2. קליב נציץ באמצעות קלטת דו צדדית. מיכה מורכב משכבות של מינרלים מופרדים על ידי intercalating יונים, כל שכבה יכולה להיות התקלפה כאשר דבק הקלטת דו צדדית. 18
    1. מניחים את הריבועים נציץ בקלטת דו צדדית עדיין במתקן הקלטת, כדי לוודא שהוא דבק בתוקף לקלטת. החלק בזהירות פינצטה בין נציץ והקלטת, העליונה ביותר השכבה יוסר ולהישאר בקלטת. מייד לאחר ההסרה, הכיכר נציץ תהיה הצד הנקי שלה פונה כלפי מטה. הקפד להעיף נציץ מעל לפני האחסון במכל.
    2. חזור על שלושה עד ארבעה פעמים זה כדי להבטיח הסרת השכבה העליונה ביותר והניקוי נאות מלאה.
  3. לחלופין, לדבוק נציץ למכל או בטבלה עליונה עם נייר דבק דו צדדי ולהשתמש חתיכה לים שנייהסמן וללקלף את השכבה העליונה ביותר נציץ. נציץ ינוקה כראוי בשני המקרים, למרות שהשיטה החלופית עושה הפקדת DNA ושטיפה וייבוש המדגם קשה בשל ההידבקות השנייה לתמיכה.

3. ההפקדה DNA אוריגמי על מיכה

  1. בקצרה, לערבב את הבקבוקון של אוריגמי DNA בעזרת מערבל מערבולת כדי להבטיח אפילו פיזור של ננו בפתרון.
  2. פיפטה 4 μl של פתרון על נציץ, להבטיח כי קצה פיפטה לא נוגע במצע. השאר את אוריגמי DNA ביציץ לכ 10 דקות על מנת להבטיח כיסוי הולם. זמן התצהיר ישתנה בהתאם לריכוז של אוריגמי DNA משמש גם ככיסוי הרצוי (איורים 2 ו -3).
    1. יש לשטוף את פתרון אוריגמי DNA משל המצע נציץ באמצעות מים סטריליים 100 μl מעל כיור או כלי קיבול נוזלים אחרים. להרים את המיקה באמצעות פינצטה. פיפטה המים במצע, עם הזרימה של הירידה לכיוון הקצה של פינצטה. לנער נציץ עם מטה תנועה חדה כדי להסיר את עודפי המים. החזק את פינצטה זקופה, כך שהמים יזרמו לכיוון פינצטה, כדי למנוע זיהום של המדגם.
  3. ייבש את המצע עם זרם יציב של חנקן (N 2) 1 דקות. ודא שכל מים עודפים מוסר. חזור על לשטוף עם מים סטריליים 100 μl נוסף. ייבש את המצע עם N 2 ל3 דקות נוספות. מצע יבש לחלוטין הכרחי לניתוח מוצלח במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) (איור 4).
  4. נתח את המצע באמצעות AFM או חנות במכל סגור.

4. CMOS / ניקוי הסיליקון סט-אפ

  1. זהירות: בעת השימוש בCMOS הגדרה, להשתמש בציוד מגן אישי בכל העת. ריאגנטים כוללים חומצות חזקות, בסיסים חזקים, חומצה הידרופלואורית (HF), וסוכני חמצון חזקים שCAn להגיב עם ממסים פסולת אם ריאגנטים אינם מסולקים כראוי של. לדבוק באמצעי הזהירות הבא:
    1. ספסל CMOS בית במנדף כימי ללא תהליכים אחרים או בחר קופצים.
    2. ללבוש כפפות nitrile, חלוק מעבדה, משקפי בטיחות, כפפות nitrile תעשייתיות גדולות, סינר לשפוך, ומגן פנים בכל העת בעת השימוש בספסל CMOS.
    3. השתמש אמבטיות פלסטיק כמו בלימה משנית כאשר פתרונות מוכנים.
    4. השתמש כוס מדידת פולימר פלואור אינרטי לטיפול HF המרוכז.
    5. הפוך משחה גלוקונאט סידן זמינה כעזרה ראשונה לכל חשיפת עור.
    6. לאפשר רק בעלי הכשרה מתאימים כדי לבצע את התהליך.
    7. להבטיח תמיד חבר אחר של המעבדה נמצא במקרה חירום.
    8. שמור על מידע MSDS לכל הכימיקלים ליד מכסה המנוע.
    9. להכיר את המוסד של המדיניות או דליפת כימיקלים וחשיפה של החברה.
      הערה: HF קלות מחלחל עורונבלות סידן, המשפיעות על עצמות ועצבים מזיקים אם חשיפה מתרחשת. חשיפת עור לכמה מיליליטרים של חומצה הידרופלואורית מרוכזת יכולה להיות מסוכנת ואף קטלנית. להקים אמצעי זהירות דרושה כדי להבטיח חשיפה אינו מתרחשת.
  2. בצע RCA1 וRCA2 ב250 כוסות זכוכית מיליליטר נפרדות על כיריים נפרדות. כל כוס צריכה להכיל בר ומערבבים. לנטר את הטמפרטורה של הפתרון באמצעות מדחום מהודק כל כך בר מערבבים לא לדפוק לנורה. מכסה את הכוסות באמצעות זכוכית שעון כדי להפחית את ההשפעות של אידוי.
  3. RCA1 הכנה
    1. מניחים 50 מיליליטר של מים סנטימטרים X 18 MΩ לתוך כוס RCA1 הייעודית ובכוס מדידה.
    2. להוסיף 15 מיליליטר של אמוניום הידרוקסיד מרוכז (NH 4 OH) לכוס. יש לשטוף את כוס המדידה עם 25 מיליליטר של מים ומוסיפים את המים לשטוף את כוס RCA1.
    3. הפעל את החום והבוחש בפלטה החשמלית ולהביא את האמבטיה RCA1 עד 70 ° C.
    4. להוסיף 15 מיליליטר של 30% מי חמצן (H 2 O 2) לכוס RCA1. השתמש בפתרון RCA1 בתוך שעה 1 אחרי H 2 O 2 נוספו לו. האמבטיה יכולה לשמש מספר פעמים בפרק הזמן של שלושה ימים, אם 15 מיליליטר של מי חמצן נוסף לאמבטיה בכל פעם.
    5. יש לשטוף את כוס המדידה ביסודיות עם מים וזורקים את השטיפה בבקבוק פסולת RCA1 מתאים.
  4. RCA2 הכנה
    1. להוסיף 70 מיליליטר של מים סנטימטרים X 18 MΩ לכוס RCA2 הייעודי בכוס מדידה לשטוף היטב.
    2. להוסיף 15 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית מרוכזת (HCl). יש לשטוף את כוס המדידה עם 20 מיליליטר של מים ולהוסיף אותו לכוס RCA2.
    3. להגדיל את החום ומערבבים במהירות של פלטה חשמלית עד הפתרון מגיע 70 מעלות צלזיוס.
    4. להוסיף 15 מיליליטר של 30% H 2 O 2. כמו האמבטיה RCA1, להשתמש בפתרון זה בשעה 1 מכאשר H 2 O 2 הוא הוסיף; בנוסף, האמבטיהניתן לעשות שימוש חוזר מספר פעמים בפרק הזמן של שלושה ימים, אם 15 מיליליטר של H 2 O 2 הוא הוסיף לפני כל שימוש.
  5. HF פתרון הכנה
    1. מניחים 50 מיליליטר של מים בכוס פולימר פלואור אינרטי.
    2. מדד 4 מיליליטר של חומצה המרוכזת הידרופלואורית (49%) בכוס מדידת הפלסטיק ולהוסיף אותו לכוס פולימר פלואור אינרטי.
    3. יש לשטוף את פלסטיק מדידת כוס עם סך של 50 מיליליטר של מים, הוספת המים שטיפה לכוס HF. לשטוף את כוס המדידה ביסודיות עם מים וזורקים את הכביסות במכל פסולת HF מיועד.

5. הכנה וניקוי מצע סיליקון

  1. חיתוך פרוס סיליקון לתוך שבבים
    1. זהה את כיווני סריג בניצב ומקבילים על פני השטח המלוטשים השטוח של פרוסות סיליקון. כיוונים אלה משמשים כדי לסייע להפוך את ריבועי ביקוע קלים יותר. ההוראות שלהלן מתייחסות לcleaving סיליקון <110> ועשוי שלא להיות מתאים לאורינטציות גביש אחרות.
    2. מניחים את פרוסות סיליקון מלוטשת-צד למעלה על משטח רך, כגון מפית. שימוש בעט הסופר-הטה יהלומים, בעדינות ניק תחתית הרקיק לאורך הקצה השטוח העיקרי. מניחים חוט קטן, כגון מהדק, מתחת לניק ועדינות יפעיל לחץ על הרקיק על ידי הצבת אצבעות או פינצטה בכל צד של ניק ולדחוף למטה. פעולה זו תפריד הרקיק לשני חצאים לאורך קו הסריג הגבישי בכיוון תדבק הטבעי.
    3. על מפית אחרת, עם עיפרון וסרגל, למדוד את הרוחב הרצוי של הריבועים על ידי סימון נקודות בחלק העליון והחלק התחתון של המפית. חבר נקודות אלה עם קווים ישרים. זה ישמש כקו מנחה לצורות אפילו מרובעות.
    4. מניחים אחד הרקיק חצאים קצה-ראשון בין השורות נמדדו על המפית סמוקה נגד הקו ולחזור בשלב 5.1.2 נשבר טרי ניצב pieces צריך עכשיו להיות ברוחב של הריבועים ביקעו. הפעל הרקיק אופקי על המפית. מניחים אותו בין השורות בניצב וחזור על התהליך בשלב 5.1.2.
    5. אחסן את שבבי ופל טרי ביקעו בבקבוקון נקי מלאים במי DI למניעת שריטות. ניתן לאחסן שבבי סיליקון ללא הגבלת זמן, אבל יש לנקות לפני תחילת ניסויים.
  2. CMOS ניקוי של הסיליקון
    1. כאשר פתרון RCA1 הגיע לטמפרטורה המתאימה, לצלול שמונה עד עשר 1 ס"מ על שבבי סיליקון 1 סנטימטר בפתרון באמצעות סל פולימר פלואור אינרטי בקוטר 2 ". בועות חמצן תהווה על השבבים וקירות כוס. אם לא מבעבע מתרחש, H 2 O 2 הוא מושפלים. השאר את השבבים בפתרון במשך 10 עד 20 דקות, להסעיר את הסל ואת כל כמה דקות כדי לשמור על השבבים מלהידבק.
    2. הרם את הסל המכיל את שבבי סיליקון ולנקז היטב. הזז את הסל על to כוס הפסולת ולשטוף היטב במי סנטימטרים X 18 MΩ. לטבול בכוס לשטוף ולהתנועע מעלה ומטה במשך 20 שניות. מסננים את הסל ולשטוף ביסודיות עם מים על כוס הפסולת. רוקן את כוס הפסולת לתוך בקבוק פסולת RCA1 מיועד ולמלא במים.
    3. לאחר ניקוי RCA1 הושלם, למקם את הסל לתוך כוס 01:50 HF במשך 10 עד 20 שניות. השתמש תנועה למעלה ולמטה עדינה לערבב השבבים וHF. הרם את דלי דאנק כדי לאפשר HF לנקז משם לגמרי.
      הערה: משטחי השבב צריכים להיות הידרופובי; מים לא להרטיב את השבב, אבל במקום ליצור טיפות עם זוויות מגע גבוהות. זה מצביע על כך תחמוצת סיליקון כבר חרוטה משם והשבב כעת הופסק על ידי אג"ח Si-H.
    4. מניחים את הכוס לשטוף ולשטוף כוס באמבטית פלסטיק, להעביר את הסל מעל הכוס לשטוף ולשטוף עם מים סנטימטרים X 18 MΩ. להטביע את הסל לתוך הכוס לשטוף ולהתסיס במשך 20 שניות.
    5. השלם ניקוז וrins שנימחזור ה עם מים סנטימטרים X 18 MΩ. לזרוק את המים לשטוף לתוך הכוס לשטוף ולמלא את הכוס לשטוף עם מים. יוצקים את כל הפסולת לבקבוק פסולת HF פלסטיק מיועד.
    6. כאשר פתרון RCA2 הגיע לטמפרטורה המתאימה, להטביע את שבבי סיליקון בפתרונות באמצעות הסל. השאר בפתרון במשך 10 עד 20 דקות. השבב עכשיו יהיה הידרופילי בשל צמיחה של (1-2 ננומטר) תחמוצת סרט דק.
    7. הסר אחרי הכמות המתאימה של זמן ולפי אותו נוהל שטיפה כלRCA1. השלך את הפסולת במכל פסולת RCA2 המתאים. הסר כל שבב מהסל עם פינצטה פלסטיק, לשטוף עם מים, ומכה יבשה עם חנקן.
    8. שבבי חנות בקופסא פלסטיק או רקיק בבקבוקון של מים סנטימטרים X 18 MΩ. סיליקון יישאר נקי כאשר הם מאוחסנים במים לכשלושה ימים לאחר הניקוי. ודא שאזור העבודה הוא ניקה כראוי וחיצוני של כפפות CMOS נשטפו. השאר את CMכפפות OS בשכונה לייבוש.

6. ההפקדה DNA אוריגמי בהסיליקון פונקציונליות-APTES

  1. גיבוש חד שכבתי התאסף עצמי על הסיליקון
    1. APTES החם לRT לפני הפתיחה. אם הבקבוק קר מדי, עיבוי עלול להתרחש, גרימת הידרוליזה של APTES במהלך האחסון. להוסיף 1,980 μl מים סנטימטרים X 18 MΩ ו -20 μl של APTES לבקבוקון נצנץ נקי ומערבולת לערבב. השתמש בפתרון זה באופן מיידי.
    2. הנח שבב סיליקון ניקה רעיוני-צד-בבקבוקון הנצנץ, כובעו, ולתת לשבת במשך 20 דקות. הסר את השבב באמצעות פינצטה ולשטוף עם 200 μl של מים ויבשים דקות 1 עם זרם של N 2.
  2. הפקדת אוריגמי DNA על הסיליקון APTES פונקציונליות
    הערה: הצעדים להפקדת אוריגמי DNA על סיליקון פונקציונליות הם דומים לאלה להפקדה ביציץ.
    1. בקצרה לערבב בקבוקון אוריגמי DNA ופיפטה 4 μl של פתרוןעל גבי מצע סיליקון. במידת צורך, להגביר את עוצמת הקול של פתרון אוריגמי DNA משמש לכיסוי כל המצע כסיליקון פונקציונליות הוא יותר הידרופובי מהמצע נציץ. השתמש להחליק את מכסה זכוכית ללחוץ על הפתרון בתצהיר למטה ולמנוע אידוי בתצהירים ארוכים.
    2. תן הפתרון לעמוד לכמות הזמן הדרושה לריכוז בשימוש והכיסוי הרצוי (ראה איורים 2 ו -3 להשפעה של זמן וריכוז בכיסוי פני השטח). יש לשטוף את המצע עם מים סנטימטרים X 18 MΩ סטרילי 100 μl ויבש עם N 2 דקות 1.
    3. חזור על השטיפה עם מים סטריליים 100 μl נוסף ולייבש את המצע עם N 2 למשך 3 דקות.
    4. חנות המדגם במכל נקי עד ניתן לבצע ניסויים או הדמיה נוספים. דוגמאות מתחילות להראות הצטברות חלקיקים לאחר כ 1-2 שבועות של אחסון תלוי איך muפרק הם מטופלים.

הדמיה 7. AFM וניתוח תמונה של דוגמאות DNA אוריגמי

  1. השתמש AFM בקשה מצב באוויר לצורך הדמיה. הקשה מצב מבטיח כי כוח מינימאלי יחול על ננו השביר, בהשוואה למצב קשר.
    הערה: הפרמטרים ההדמיה יהיו תלויים במכשיר. כל התמונות שהוצגו נתפסו באמצעות multimode Nanoscope IIIa.
  2. בדיקות בחרו AFM לללא מגע / הקשה מצב באוויר, עם ציפוי זהב רעיוני, תדר תהודה (נומינלי) של ~ 300 kHz, כוח קבוע של 40 רדיוס N / מ ', וקצה <10 ננומטר.
  3. תהליך ולנתח את התמונות באמצעות AFM NanoScope תוכנת ניתוח. לבצע חישובי כיסוי באמצעות ImageJ. 19

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

שני משתנים להכתיב את הכיסוי של אוריגמי DNA על המצע: ריכוז פתרון וחשיפת זמן. מאפייני הספיחה של אוריגמי DNA ביציץ וAPTES תחמוצת סיליקון פונקציונליות כבר דווחו בעבר. 13 הקשר בין הריכוז של אוריגמי DNA בפתרון בתצהיר והכיסויים הסופיים על נציץ מסוכמים בטבלה 1 ואיור 2, מראה תוצאות ריכוז הגדלת בכיסוי מוגבר. הזמן-התלות של כריכה ניתן לראות באיור 3. כיסוי שטח נחקר בעבר לכמת את ההתנהגות מחייבת של אוריגמי DNA ביציץ ומשטחי תחמוצת סיליקון שונה. אוריגמי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

ישנם מספר צעדים שצריכים להדגיש להשגת תוצאות עקביות ואידיאליות. עבור דגימות נציץ, הבא שטיפה קפדנית ויסודית וייבוש משטר, כמו בשלבים 3.3 ו 3.4, יבטיח שתמונות באיכות גבוהה של אוריגמי DNA הבודד ניתן להשיג באמצעות AFM ללא הבעיות השונות המפורטים בסעיף נציגי תוצאות. חשיבות העיקרית לדגימות סיליקון הוא הניקיון של המצע. בעקבות הליכי הניקוי שתוארו בשלב 5.2 ביסודיות ובקפדנות יבטיח כי משטח תחמוצת סיליקון ניקה כראוי יושג. בנוסף, ניטור האיכות והיעילות של חומרים כימיים, כגון מי חמצן, חומצה הידרופל...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

המחברים מודים לד"ר גארי ברנשטיין על השימוש ב-AFM.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אפנדורף epT.I.P.S. טעינה מחדש, קיבולת 2-200  μ lVWR International, LLC2249173310 מגש טעינה מחדש של 96 טיפים
צינורות מיקרוצנטריפוגה, פוליפרופילןVWR International, LLC87003-2900.65 מ"ל,
טבעי Research Plus Pippete - ערוץ יחיד - 20-200  μ לא. דייגר & חברה, בע"מEF8960F-3120000054 כל אחדמחקר נפח מתכוונן
פלוס פיפט - ערוץ יחיד - 2-20  μ לא. דייגר & חברה, בע"מEF8960D-3120000038 כל אחדנפח מתכוונן
סקוטש 237 קלטת דו צדדית קבועהאופיס דיפו, בע"מ6027103/4 אינץ' x 300 אינץ', חבילה של 2
מערבולת מיקסרThermo ScientificM37610-33Q
מיכל רקיק יחיד, 2 אינץ' (50 מ"מ), 60 מ"מ x 11  מ"ממדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית64917-26 לחבילה
6 אינץ' רקיק, סוג P, < 100> כיוון, עם שטוח ראשינובה חומרים אלקטרוניים בע"מ
GC49266 כפפות בדיקת ניטריל ללא אבקהVWR International, LLC82062-428המספר הקטלוגי מיועד לבדיקות
גדולות ללא מגע ברמת דיוק גבוהה עם ציפוי רפלקטיביAu K-Tek Nanotechnology, Inc.HA_NC/15
אוטוקלאב פאןא. דייגר & חברה, בע"מNAL692-5000 EF25341C
Sol-Vex II כפפות אגרסיביות, גודל: 9-9.5; 15 מיל, 13 אינץ' - 1 dzספקטרום כימי Mfg. Corp.106-15055לפני השימוש יש לשטוף במים ולשפשף יחד עד שלא נוצרות בועות על הכפפות.
פינצטה PTFE 200 מ"מ מרובעDynalon Corp.316504-0002
יריעות נציץ מוסקוביט V-5 איכותמדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית71850-0110 לחבילה
דיסק נציץ, 10 מ"מטד פלה, Inc50דיסקי נציץ הם אופציונליים
עט Scriber Diamon לכלי זכוכיתVWR International, LLC52865-005
בקבוקוני נצנוץ, זכוכית בורוסיליקט, עם מכסה בורג - 20 מ"לVWR International, LLC66022-060מארז של 500, עם מכסה פוליפרופילן מחובר ותוחם נייר כסף
4 x 5 אינץ' פלטה חמה PC-200 עליונה, 120 וולט/60 הרץנקודה מדעית, בע"מ.6759-200
צנצנות זכוכית ישרות, פה רחבVWR International, LLC89043-554מארז של 254, כובעים עם תוחם עיסת/ויניל מחובר
זכוכית בדרגה סטנדרטית, קיבולת 250 מ"לVWR International, LLC173506
כוסות, PTFEVWR International, LLC89026-022לשימוש עם
זכוכית שעון HF רדודה, 3 אינץ'VWR International, LLC66112-107מארז של 12
מיכל אחסון פלסטיקVWR International, LLC470195-354עבור מיכל משני
מדי חום נוזליים בזכוכית לשימוש כלליVWR International, LLC89095-564
דיוק גבוה ופינצטה עדינה במיוחדמדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית78310-0
מגן פנים פוליקרבונטפישר סיינטיפיקבע"מ,18-999-4542
סינר ניאופרןפישר סיינטיפיק, בע"מ19-810-609
סידן גלוקונאט, קלגונטוו.ו. גריינג'ר, בע"מצינור 13W861, 25 גרם
מי חמצן 30% CR ACS 500 מ"לפישר סיינטיפיק, בע"מ.H325 500מזיק, רעיל
3-AminopropyltriethoxysilaneGelest Inc.SIA0610.0-25 גרםיש להניח לטמפרטורת החדר לפני השימוש.
אמוניום הידרוקסיד, 2.5 ליטרפישר סיינטיפיק, בע"מA669-212
חומצה הידרוכלוריתפישר סיינטיפיק, בע"A144-212
חומצה הידרופלואוריתפישר סיינטיפיק, בע"מA147-1LBמזיק ורעיל
MultiMode Nanoscope IIIaVeeco Instruments, Inc.כל AFM המסוגל להקיש מתאים לניתוח
סל דאנקתוצרת מעבדהתוצרתסל הטבילה נעשה באמצעות תחתית בקבוק PTFE עם חורים שנקדחו פנימה, ידית PTFE וכל ברגי PTFE.
. . מזיקה, רעילה מ מזיקה, רעילה , מעבדה

מקורות

  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).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

RCAAPTESDNA
הכנת מצעים נציץ והסיליקון לDNA אוריגמי ניתוח וניסויים
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.