Name: הכנת מצעים נציץ והסיליקון לDNA אוריגמי ניתוח וניסויים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 3 s
Description: למדו שיטות ניקוי לציפויי מיקה ותחמוצת סיליקון לניסויים ב-DNA אוריגמי. פרוטוקולים אלה משפרים את איכות המבנים הננומטריים ומספקים בסיס לחקר ביוטכנולוגיה מתקדמת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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

<ol><li>Rothemund, P. W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440, 297-302 (2006).</li>
<li>Anderson, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+a+nanoscale+DNA+box+with+a+controllable+lid%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid.</a> Nature. 459, 73-77 (2009).</li>
<li>Wang, Z., Ding, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+DNA+Self-Assemblies+as+Templates+for+Functional+Nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Engineering DNA Self-Assemblies as Templates for Functional Nanostructures.</a> Acc. Chem. Res. 47, 1654-1662 (2014).</li>
<li>Xu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+Visualizes+the+First+Water+Adlayers+on+Mica+at+Ambient+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Graphene Visualizes the First Water Adlayers on Mica at Ambient Conditions.</a> Science. 329, 1188-1191 (2010).</li>
<li>Bustamante, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circular+DNA-molecules+imaged+in+air+by+scanning+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Circular DNA-molecules imaged in air by scanning force microscopy.</a> Biochemistry. 31, 22-26 (1992).</li>
<li>Hsueh, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localized+Nanoscopic+Surface+Measurements+of+Nickel-Modified+Mica+for+Single-Molecule+DNA+Sequence+Sampling%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Localized Nanoscopic Surface Measurements of Nickel-Modified Mica for Single-Molecule DNA Sequence Sampling.</a> ACS Appl Mater. Interfaces. 2, 3249-3256 (2010).</li>
<li>Pastre, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anionic+polyelectrolyte+adsorption+on+mica+mediated+by+multivalent+cations%3A+A+solution+to+DNA+imaging+by+atomic+force+microscopy+under+high+ionic+strengths%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Anionic polyelectrolyte adsorption on mica mediated by multivalent cations: A solution to DNA imaging by atomic force microscopy under high ionic strengths.</a> Langmuir. 22, 6651-6660 (2006).</li>
<li>Woo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+two-dimensional+DNA+origami+lattices+using+cation-controlled+surface+diffusion%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of two-dimensional DNA origami lattices using cation-controlled surface diffusion.</a> Nature Communications. 5, 4889(2014).</li>
<li>Vesenka, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substrate+preparation+for+reliable+imaging+of+DNA+molecules+with+the+scanning+force+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Substrate preparation for reliable imaging of DNA molecules with the scanning force microscope.</a> Ultramicroscopy. 42-44, 1243-1249 (1992).</li>
<li>Adsorption studies of DNA origami on silicon dioxide. Albrechts, B., et al. 21st Micromechanics and Micro Systems Europe Workshop 2010, , (2010).</li>
<li>Sarveswaran, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adhesion+of+DNA+Nanostructures+and+DNA+Origami+to+lithographically+patterned+self-assembled+monolayers+in+Si%5B100%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+of+SPIE-Soc.+Opt.+Eng%22%5BJournal%5D)">Adhesion of DNA Nanostructures and DNA Origami to lithographically patterned self-assembled monolayers in Si[100].</a> Proc. of SPIE-Soc. Opt. Eng. 7637, 76370M-1(2010).</li>
<li>Kern, W., Puotien, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cleaning+solutions+based+on+hydrogen+peroxide+for+use+in+silicon+semiconductor+technology%5BTitle%5D)+AND+%22RCA+Rev%22%5BJournal%5D)">Cleaning solutions based on hydrogen peroxide for use in silicon semiconductor technology.</a> RCA Rev. 31, 187-206 (1970).</li>
<li>Pillers, M., Goss, V., Lieberman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron-Beam+Lithography+and+Molecular+Liftoff+for+Directed+Attachment+of+DNA+Nanostructures+on+Silicon%3A+Top-down+Meets+Bottom-up%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Electron-Beam Lithography and Molecular Liftoff for Directed Attachment of DNA Nanostructures on Silicon: Top-down Meets Bottom-up.</a> Acc. Chem. Res. 47, 1759-1767 (2014).</li>
<li>Saccá, B., Niemery, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+Origami%3A+The+Art+of+Folding+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">DNA Origami: The Art of Folding DNA.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 51, 58-66 (2012).</li>
<li>Douglas, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+3D+DNA-origami+shapes+with+caDNAno%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno.</a> Nucleic Acids Res. 37, 5001-5006 (2009).</li>
<li>Ben-Ishay, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+a+Bio-responsive+Robot+from+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Origami.+J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Designing a Bio-responsive Robot from DNA.</a> Origami. J. Vis. Exp. (77), e50268(2013).</li>
<li>Woo, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmable+molecular+recognition+based+on+the+geometry+of+DNA+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Programmable molecular recognition based on the geometry of DNA nanostructures.</a> Nature Chemistry. 3, 620-627 (2011).</li>
<li>Schlegel, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cation+sorption+on+the+muscovite+%28001%29+surface+in+chloride+solutions+using+high-resolution+X-ray+reflectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Geochim.+Cosmochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Cation sorption on the muscovite (001) surface in chloride solutions using high-resolution X-ray reflectivity.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 70, 3549-3565 (2006).</li>
<li>Rasband, W. S., Howarter, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((National+Institutes+of+Health%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">National Institutes of Health.</a> Langmuir. 22, Bethesda, Maryland, USA. 11142-11147 (2006).</li>
<li>Kershner, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Placement+and+orientation+of+individual+DNA+shapes+on+lithographically+patterned+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Placement and orientation of individual DNA shapes on lithographically patterned surfaces.</a> Nature Nanotechnology. 4, 557-561 (2009).</li>
<li>Hung, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-area+spatially+ordered+arrays+of+gold+nanoparticles+directed+by+lithographically+confined+DNA+origami%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Large-area spatially ordered arrays of gold nanoparticles directed by lithographically confined DNA origami.</a> Nature Nanotechnology. 5, 121-126 (2010).</li>
<li>Sarveswaran, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((et+al.Adhesion+of+DNA+nanostructure+and+DNA+origami+to+lithographically+patterned+self-assembled+monolayers+on+Si%5B100%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+SPIE-Int.+Soc.+Opt.+Eng%22%5BJournal%5D)">et al.Adhesion of DNA nanostructure and DNA origami to lithographically patterned self-assembled monolayers on Si[100.</a> Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 7637, 76370M(2010).</li>
<li>Pillers, M. A., Lieberman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+stability+of+DNA+origami+on+mica%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.+B%22%5BJournal%5D)">Thermal stability of DNA origami on mica.</a> J. Vac. Sci. Technol. B. 32, 040602(2014).</li>
<li>Song, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Visualization+of+Transient+Thermal+Response+of+a+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Origami.+J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Direct Visualization of Transient Thermal Response of a DNA.</a> Origami. J. Am. Chem. Soc. 134, 9844(2012).</li>
<li>Wei, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+the+thermal+behavior+of+DNA+origami+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Mapping the thermal behavior of DNA origami nanostructures.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (16), 6165-6176 (2013).</li>
<li>Hyojeong Kim,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+of+DNA+Origami+Nanostructures+under+Diverse+Chemical+Environments%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Stability of DNA Origami Nanostructures under Diverse Chemical Environments.</a> Chem. Mater. 26, 5265-5273 (2014).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

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...

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&quot;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 &#39;המלוכלך&#39; 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.

<table><tbody><tr><td>אפנדורף epT.I.P.S. טעינה מחדש, קיבולת 2-200&nbsp; &mu; l</td><td>VWR International, LLC</td><td>22491733</td><td>10 מגש טעינה מחדש של 96 טיפים</td></tr><tr><td>צינורות מיקרוצנטריפוגה, פוליפרופילן</td><td>VWR International, LLC</td><td>87003-290</td><td>0.65 מ"ל,</td></tr><tr><td>טבעי Research Plus Pippete - ערוץ יחיד - 20-200&nbsp; &mu; ל</td>. <td>א. דייגר & חברה, בע"מ</td><td>EF8960F-3120000054 כל אחד</td><td>מחקר נפח מתכוונן</td></tr><tr><td>פלוס פיפט - ערוץ יחיד - 2-20&nbsp; &mu; ל</td>. <td>א. דייגר & חברה, בע"מ</td><td>EF8960D-3120000038 כל אחד</td><td>נפח מתכוונן</td></tr><tr><td>סקוטש 237 קלטת דו צדדית קבועה</td><td>אופיס דיפו, בע"מ</td><td>602710</td><td>3/4 אינץ' x 300 אינץ', חבילה של 2</td></tr><tr><td>מערבולת מיקסר</td><td>Thermo Scientific</td><td>M37610-33Q</td><td></td></tr><tr><td>מיכל רקיק יחיד, 2 אינץ' (50 מ"מ), 60 מ"מ x 11&nbsp; מ"מ</td><td>מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית</td><td>64917-2</td><td>6 לחבילה</td></tr><tr><td>6 אינץ' רקיק, סוג P, < 100> כיוון, עם שטוח ראשי</td><td>נובה חומרים אלקטרוניים בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>GC49266 כפפות בדיקת ניטריל ללא אבקה</td><td>VWR International, LLC</td><td>82062-428</td><td>המספר הקטלוגי מיועד לבדיקות</td></tr><tr><td>גדולות ללא מגע ברמת דיוק גבוהה עם ציפוי רפלקטיבי</td><td>Au K-Tek Nanotechnology, Inc.</td><td>HA_NC/15</td><td></td></tr><tr><td>אוטוקלאב פאן</td><td>א. דייגר & חברה, בע"מ</td><td>NAL692-5000 EF25341C</td><td></td></tr><tr><td>Sol-Vex II כפפות אגרסיביות, גודל: 9-9.5; 15 מיל, 13 אינץ' - 1 dz</td><td>ספקטרום כימי Mfg. Corp.</td><td>106-15055</td><td>לפני השימוש יש לשטוף במים ולשפשף יחד עד שלא נוצרות בועות על הכפפות.</td></tr><tr><td>פינצטה PTFE 200 מ"מ מרובע</td><td>Dynalon Corp.</td><td>316504-0002</td><td></td></tr><tr><td>יריעות נציץ מוסקוביט V-5 איכות</td><td>מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית</td><td>71850-01</td><td>10 לחבילה</td></tr><tr><td>דיסק נציץ, 10 מ"מ</td><td>טד פלה, Inc</td><td>50</td><td>דיסקי נציץ הם אופציונליים</td></tr><tr><td>עט Scriber Diamon לכלי זכוכית</td><td>VWR International, LLC</td><td>52865-005</td><td></td></tr><tr><td>בקבוקוני נצנוץ, זכוכית בורוסיליקט, עם מכסה בורג - 20 מ"ל</td><td>VWR International, LLC</td><td>66022-060</td><td>מארז של 500, עם מכסה פוליפרופילן מחובר ותוחם נייר כסף</td></tr><tr><td>4 x 5 אינץ' פלטה חמה PC-200 עליונה, 120 וולט/60 הרץ</td><td>נקודה מדעית, בע"מ.</td><td>6759-200</td><td></td></tr><tr><td>צנצנות זכוכית ישרות, פה רחב</td><td>VWR International, LLC</td><td>89043-554</td><td>מארז של 254, כובעים עם תוחם עיסת/ויניל מחובר</td></tr><tr><td>זכוכית בדרגה סטנדרטית, קיבולת 250 מ"ל</td><td>VWR International, LLC</td><td>173506</td><td></td></tr><tr><td>כוסות, PTFE</td><td>VWR International, LLC</td><td>89026-022</td><td>לשימוש עם</td></tr><tr><td>זכוכית שעון HF רדודה, 3 אינץ'</td> <td>VWR International, LLC</td><td>66112-107</td><td>מארז של 12</td></tr><tr><td>מיכל אחסון פלסטיק</td><td>VWR International, LLC</td><td>470195-354</td><td>עבור מיכל משני</td></tr><tr><td>מדי חום נוזליים בזכוכית לשימוש כללי</td><td>VWR International, LLC</td><td>89095-564</td><td></td></tr><tr><td>דיוק גבוה ופינצטה עדינה במיוחד</td><td>מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית</td><td>78310-0</td><td></td></tr><tr><td>מגן פנים פוליקרבונט</td><td>פישר סיינטיפיקבע"מ,</td><td>18-999-4542</td><td></td></tr><tr><td>סינר ניאופרן</td><td>פישר סיינטיפיק, בע"מ</td><td>19-810-609</td><td></td></tr><tr><td>סידן גלוקונאט, קלגונט</td><td>וו.ו. גריינג'ר, בע"מ</td><td>צינור 13W861</td><td>, 25 גרם</td></tr><tr><td>מי חמצן 30% CR ACS 500 מ"ל</td><td>פישר סיינטיפיק, בע"מ.</td><td>H325 500</td><td>מזיק, רעיל</td></tr><tr><td>3-Aminopropyltriethoxysilane</td><td>Gelest Inc.</td><td>SIA0610.0-25 גרם</td><td>יש להניח לטמפרטורת החדר לפני השימוש.</td></tr><tr><td>אמוניום הידרוקסיד, 2.5 ליטר</td><td>פישר סיינטיפיק, בע"מ</td><td>A669-212</td><td></td></tr><tr><td>חומצה הידרוכלורית</td> מזיקה, רעילה <td>פישר סיינטיפיק, בע"</td>מ<td>A144-212</td><td></td></tr><tr><td>חומצה הידרופלואורית</td> מזיקה, רעילה <td>פישר סיינטיפיק, בע"מ</td><td>A147-1LB</td><td>מזיק ורעיל</td></tr>, <tr><td>MultiMode Nanoscope IIIa</td><td>Veeco Instruments, Inc.</td><td></td><td>כל AFM המסוגל להקיש מתאים לניתוח</td></tr><tr><td>סל דאנק</td><td>תוצרת מעבדה</td><td>תוצרת</td> מעבדה <td>סל הטבילה נעשה באמצעות תחתית בקבוק PTFE עם חורים שנקדחו פנימה, ידית PTFE וכל ברגי PTFE.</td></tr></tbody></table>

הכנת מצעים נציץ והסיליקון לdna אוריגמי ניתוח וניסויים

Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

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.

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...

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.

הכנת מצעים נציץ והסיליקון לDNA אוריגמי ניתוח וניסויים

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להכין שני סוגים של תשתיות עבור ניסויי ננו-מבני DNA: MICA וסיליקון תחסני (functionalized silicon oxide). מטרה זו מושגת בשתי דרכים שונות עבור שתי התשתיות. השכבה העליונה של ה-MICA מוסרת באמצעות סרט דביק דו-צדדי בתהליך מהיר ופשוט.לעומת זאת, יש לנקות מצעי סיליקון באמצעות ניקוי RCA, הכולל תעיית שכבת התחמצן והסרה של מזהמים מתכתיים ואורגניים כאחד. תהליך זה יוצר שכבת סיליקון תחסנית נקייה וחלקה שניתן לבצע לה פונקציונליזציה נוספת. לאחר מכן, ה-MICA מוצף ביוני מגנזיום כדי ליצור פני שטח בעלי מטען חיובי.משטח אנלוגי נוצר על תשת silicon oxide באמצעות יצירת שכבה מונחית עצמית (self-assembled monolayer) טעונה חיובית, כגון three amino propyl triethyl. לאחר מכן, התשת נחשף לתמיסת DNA origami כדי לעודד היצמדות של ה-DNA הטעון שלילית לתשתים הטעונים חיובית. הכיסוי תלוי בסוג התשת, בריכוז התמיסה ובזמן ההשכבה, שהם גורמים שניתן לשנות בהתאם לניסוי המבוצע.היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שה-APT הוא שכבה אחת (monolayer), הקשורה באופן קוולנטי לפני השטח של הסיליקון. ניתן להטמיע אותו בתבנית ספציפית באמצעות ebeam, ליתוגרפיה וטכניקה הנקראת molecular liftoff. בדרך כלל, אנשים שאינם מכירים את השיטה יתקשו בטכניקות מניפולציה ייחודיות הנדרשות עבור המצעים הקטנים, כמו גם בליטוש הפרוטוקול המתאים לטיפול בהשכבה ובשרטוט.הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן קשה לתאר בכתב את שלבי המניפולציה של התשתית, ניקוי ה-RCA ואת פרוטוקול הבטיחות. תיאור חזותי של שלבי בטיחות הכרחיים אלו חשוב כדי לקדם נהלי מעבדה בטוחים. ראשית, הכינו את התשתית על ידי גזירת ריבועים של סנטימטר אחד על סנטימטר אחד מתוך תשתית ה-MICA באמצעות מספריים.חיתכו את ה-MICA באמצעות סרט הדבקה דו-צדדי. הניחו את מלבן ה-MICA על הסרט הדו-צדדי שעדיין נמצא במפזר הסרט. החליקו בזהירות את פינצטה בין ה-MICA לסרט והסִירו את ה-mica.השכבה העליונה ביותר תוסר ותישאר על הסרט. לאחר מכן, טפטפו באמצעות פיפט 4 µL של תמיסת DNA origami שעברה ערבול מספיק ב-vortex על גבי המיקה, תוך הבטחה שקצה הפיפט לא יגע במצע. השאירו את ה-DNA origami על המיקה למשך כ-10 דקות.כדי להבטיח כיסוי הולם, שטפו את תמיסת ה-DNA origami ממעט substrate ה-MICA באמצעות 100 µL של מים סטריליים מעל כיור או כלי קיבול לנוזלים. לשם כך, אחזו ב-MICA בעזרת פינצטה. טפטפו את המים על ה-substrate כך שזרימת הטיפה תהיה לכיוון קצה הפינצטה.ייבשו את התשתית באמצעות זרימה קבועה של חנקן למשך דקה אחת. חזרו על שלבי ה-RINs עם 100 µL נוספים של מים סטריליים לפני ייבוש התשתית בחנקן למשך שלוש דקות נוספות. להכנת תמיסת RCA one עבור Radio Corporation of America, מזגו 50 mL של מים בדרגת 18 mega ohm centimeter לכלי הביקר המיועד ל-RCA one באמצעות כלי מדידה, ולאחר מכן הוסיפו לכלי הביקר 15 mL של Imodium hydroxide רכז.שטפו את כוס המדידה עם 25 milliliters של מים והוסיפו את מי השטיפה לכוס ה-RCA one. הפעילו את החימום, ערבבו את התמיסה על גבי הפלטה מחממת והביאו את אמבט ה-RCA one לטמפרטורה של 70 degrees Celsius. לאחר מכן, הוסיפו 15 milliliters של 30% hydrogen peroxide לכוס ה-RCA one.יש להשתמש בתמיסת RCA one תוך כדי שעה מהוספת מימן פרוקסיד. שטפו היטב את כוס המדידה במים ושפכו את מי השטיפה לבקבוק פסולת מתאים של RCA one עבור ה-Radio Corporation of America. הכנת תמיסת RCA two.הוסף 70 מיליליטר של מים ברמת 18 mega ohm centimeter לכלי ה-RCA two הייעודי באמצעות כלי מדידה מדויק. לאחר מכן, הוסף 15 מיליליטר של חומצה כלורית רכזית. שטוף את כלי המדידה עם 20 מיליליטר של מים והוסף אותם לכלי ה-RCA two.העלה את החום ואת מהירות הערבוב של הפלטה המחממת עד שהתמיס יגיע ל-70 °C. לאחר מכן, הוסף 15 milliliters של 30% hydrogen peroxide. בדומה לאמבט RCA בודד.יש להשתמש בתמיסה בתוך שעה מרגע הוספת מימן פריקסיד. כדי להכין את תמיסת חומצה פלואורידית, העבירו 50 milliliters של מים לכלי כימי העשוי פולימר פלואורי פסיבי. מדדו ארבעה milliliters של חומצה פלואורידית רכזת בכלי מדידה מפלסטיק והוסיפו אותם לכלי הפולימר הפלואורי הפסיבי.שטפו את כוס המדידה מפלסטיק עם סך כולל של 50 מיליליטר של מים, והוסיפו את מי השטיפה לכוס המכילה את חומצת הפלואוריד. לבסוף, שטפו היטב את כוס המדידה במים והשליכו את מי השטיפה לתוך מכל ייעודי לפסחולת של חומצת פלואוריד. חתכו את פרוסת הסיליקון לשבבים על ידי הנחת פרוסת הסיליקון כאשר הצד המלוטש פונה כלפי מעלה על משטח רך, כגון מפית.באמצעות עט שרטוט עם חוד יהלום, צרו חריץ קטן בעדינות בתחתית פרוסת הסיליקון (wafer) לאורך הקצה השטוח הראשי. הניחו תיל קטן, כגון מהדק נייר, מתחת לחריץ והפעילו לחץ עדין על הפרוסה על ידי הנחת אצבעות או פינצטה משני צדי החריץ, תוך לחיצה כלפי מטה על מפית נוספת באמצעות עיפרון וסרגל. מדדו את הרוחב הרצוי של הריבועים על ידי סימון נקודות הן בחלק העליון והן בחלק התחתון של המפית.הניחו את אחת מחצאי השבב, קודם כל מהקצה, בין הקווים הנמדדים על המפית, צמוד לקו, וחזרו על פעולת החיתוך. החלקים הניצבים שנשברו כעת צריכים להיות ברוחב ריבועי הפיסות. סובבו את השבב לאורכה על המפית והניחו אותו בין הקווים הניצבים לפני חזרה נוספת על פעולת החיתוך.כאשר תמיסת ה-RCA תגיע לטמפרטורה המתאימה, טבול שמונה עד 10 שבבי סיליקון בגודל 1 ס"מ על 1 ס"מ בתמיסה למשך 10 עד 20 דקות. באמצעות סלסילת פולימר מופלורר הפוכה בעלת קוטר של 2 אינץ', הרם את הסלסילה המכילה את שבבי הסיליקון וכשיר את הנוזל. לאחר מכן, העבר את הסלסילה מעל כלי פסייפת ושטוף היטב במים בעלי מוליכות של 18 mega centimeter. טבול את כלי השטיפה ונערע למעלה ולמטה במשך 20 שניות.רוקנו את הסל ושטפו אותו היטב במים מעל כלי הפסולת. לאחר השלמת ניקוי RCA one, הכניסו את הסל לכלי המכיל תמיסת חומצה פלואורידית (hydrogen fluoride) למשך 10 עד 20 שניות. בצעו תנועה עדינה למעלה ולמטה כדי לערבב את השבבים עם החומצה הפלואורידית.לאחר מכן, הרימו את דלי הטבילה כדי לאפשר למימן הפלואוריד להתנקז לחלוטין. הניחו את כלי השטיפה ואת כלי ההשקה בתוך גיגית פלסטיק. העבירו את הסל מעל כלי ההשקה ושטפו עם מים בנקיות של 18 mega ohm centimeter.טבלו את הסל לתוך כלי השטיפה, ובצעו ערבול למשך 20 שניות. לאחר מכן, השלימו מחזור ניקוז ושטיפה שני עם מים בעלי מוליכות של 18 mega ohm centimeter. שפכו את מי השטיפה לכלי השטיפה ומלאו מחדש את כלי השטיפה במים.כאשר תמיסת RCA 2 הגיעה לטמפרטורה המתאימה, טבול את שבבי הסיליקון בתמיסות באמצעות הסלסלה. השאר את השבבים בתמיסה למשך 10 עד 20 דקות. הוצא את השבבים לאחר הזמן המתאים ובצע את אותה פרוצדורת שטיפה.בנוגע ל-RCA 1, אחסנו שבבים נקיים תחת מים בדרגת טוהר גבוהה בתוך מבחנה נקייה למשך עד שלושה ימים לצורך יצירת שכבה מולקולרית במוספת (self-assembled monolayer) על סיליקון; הוסיפו 1,980 µL של מים בעמידות של 18 MΩ·cm ו-20 µL של APTES למבחנת סימולציה נקייה וערבלו. כדי לערבב, השתמשו בתמיסה באופן מיידי. הניחו שבב סיליקון נקי כאשר הצד המחזיר אור פונה כלפי מעלה בתוך מבחנת הסינטילציה, סגרו את המכסה והמתינו 20 דקות.הסיר את השבב באמצעות פינצטה ושטוף עם 200 µL מים לפני ייבושו למשך דקה אחת באמצעות זרם של גז חנקן. כדי להשקיע את ה-DNA origami על הסיליקון שעבר פונקציונליזציה של APT, ערבב קלות את מבחנת ה-DNA origami והעבר בעזרת פ pipette נפח של 4 µL מהתמיסה אל תשתית הסיליקון. השאר את התמיסה למשך הזמן הדרוש בהתאם לריכוז שנעשה בו שימוש ולכיסוי הרצוי.לאחר מכן, שטפו תשתית עם 100 µL של מים סטריליים בטוהר של 18 MΩ·cm וייבשו באמצעות זרימת חנקן. למשך דקה אחת, חזרו על השטיפה עם 100 µL נוספים של מים סטריליים וייבשו את התשתית בחנקן למשך שלוש דקות. תוצאות מייצגות להשפעת שינוי ריכוז ה-DNA origami על כיסוי התשתית מוצגות כאן.ריכוז גבוה יותר מעניק כיסוי רחב יותר על מצעי MICA; כיסוי של DNA origami על MICA וסיליקון מראה ספיגה ראשונית גבוהה, כאשר רוויה מתרחשת לאחר כשעה אחת. אחוז הכיסוי על MICA גבוה באופן עקבי מאשר עבור אותו ריכוז וזמן על סיליקון פונקציונליthrough sample. פרוטוקול שטיפה וייבוש הוא חיוני להכנה מוצלחת של דגימות DNA origami.שטיפה וייבוש לא יעילים עלולים להוביל לנוכחות של "איים" של צברי ממס של DNA origami או לגישור של ננו-מבנים בדגימות בעלות כיסוי גבוה. לאחר השליטה בטכניקה, ניתן להשלים את שלבי הכנת תשתית ה-Micah ב-20 דקות או פחות. ניתן להכין דגימות סיליקון בפחות משעתיים אם הפעולה מבוצעת כראוי.ניתן לשלב ליתוגרפיה של אלומת אלקטרונים ופירוק מולקולרי (molecular liftoff) עם תהליך זה כדי ליצור תבניות ומכשירים חדשניים עבור ניסויים נוספים. זכרו שעבודה עם חומצה פלואורידית עלולה להיות מסוכנת ביותר; יש לנקוט באמצעי זהירות מתאימים, כגון לבישת ציוד מגן אישי והחזקת מלאי חירום של קליום גלוקonate זמין במהלך ביצוע הליך זה.

preparation-mica-silicon-substrates-for-dna-origami-analysis

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

פרוטוקול זה מדגים במיקרוסקופ פשוט מולקולה בודדת פלואורסצנציה טכניקה חזותי שכפול ה-DNA על ידי replisomes הפרט בזמן אמת.

חזותי יחיד מולקולת הדנ&quot;א שכפול עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי

מטרתו של מחקר זה הייתה כדי ליצור דופן תא רקמות צמח סינטטי באמצעות הרכבה של סיבי nanocellulose ושכבה אחר שכבת ליגנין המבודד מורכב מתרחיפים מימיים לדלל. טכניקות מדידת פני השטח של microbalance גביש קוורץ ומיקרוסקופ כוח אטומי שימשו כדי לפקח על היווצרותו של חומר nanocomposite פולימר פולימר.

לקראת Biomimicking עץ: סרטים מפוברק חופשי עומדים בNanocellulose, ליגנין, וPolycation סינטטי

אנו מציגים שיטה של ​​הכנת bilayers שומנים נציץ נתמך למיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה. מיכה הוא שקוף ושטוח בקנה מידה אטומי, אבל כמעט ולא משתמש בהדמיה בגלל טיפול בקשיים; ההכנה שלנו תוצאות בתצהיר גם של הגיליון נציץ, ומפחיתה את החומר המשמש בהכנת bilayer.

הכנת מיכה נתמכת יפידים bilayers לרזולוציה גבוהה מיקרוסקופיה אופטית הדמיה

ריצוף DNA היא גישה יעילה ליצירת ננו-מבנים ניתנים לתכנות. אנו מתארים את הפרוטוקולים לבניית צורות דו-ממדיות מורכבות על ידי הרכבה עצמית של אריחי DNA חד-גדיליים.

עצמי הרכבה של צורות דו-ממדיות מורכבות מחד-גדילי דנ&quot;א אריחים

במאמר זה אנו מתארים את הסינתזה הפנימית של פולימרים מיקרו-נקבוביים מצומדים (CMP) על מצעי הקרבה, ואת פירוק המצע להכנת ננו-ממברנות CMP עצמאיות. בנוסף, נתאר כיצד ניתן להעביר את הננו-ממברנות השבריריות למצעים אחרים.

סינתזה והעברה של אוב Nanomembranes פולימר Microporous Conjugated שכבה אחר שכבה

המאמר שואפת להציג את הליך ייצור סטנדרטי ואמין לפיתוח עתידי נמוך nanoelectronics תלת-ממדי.

שיטה סטנדרטית ואמינה כדי לפברק Nanoelectronics דו מימדי

אנו מתארים הליך ליטוגרפית פשוט לאימוביליזציה של מולקולות DNA ג'ין באורך על משטח, אשר יכול לשמש כדי לבצע ניסויים ביטוי הגן ללא תא biochips.

משטח פונקציונלי-הנייח של גנים באמצעות גדיל שקודמים הזחה ליתוגרפיה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לאפיון חלקיקים נוקלאוזום ברמת מולקולה בודדת באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי סטטי ו בצילום מואץ (AFM) טכניקות הדמיה. שיטת functionalization פני השטח המתואר מאפשרת לכידתו של המבנה ואת הדינמיקה של נוקליאוזומים ב ברזולוציה גבוהה ב הננומטרי.

חיטוט את המבנה ואת הדינמיקה של נוקליאוזומים באמצעות הדמיה מיקרוסקופ כוח אטומי

כאן, אנו מתארים פרוטוקול ליצור ננו מבנים אורגניים בדידים ומדויקים על מצעים באמצעות צורות DNA אוריגמי כמו תבניות המנחה. השיטה מוכחת על ידי יצירת אנטנות זהב בצורת עניבת הפלסטיק על מצע שקוף (ספיר).

DNA אוריגמי-תיווך המצע Nanopatterning של מבנים אורגניים עבור יישומים חישה

פרוטוקול זה מדגים מדידות פיזור ראמאן משופר פני שטח (SERS) של מולקולה אחת באמצעות ננו-אנטנת אוריגמי של DNA (DONA) בשילוב עם מיקרוסקופ כוח אטומי מקומי (AFM) ומדידות ראמאן.

מדידות פיזור ראמאן משופרות על פני השטח של מולקולה אחת המופעלות על ידי ננו-אנטנות אוריגמי DNA פלסמוני

למדו שיטות ניקוי לציפויי מיקה ותחמוצת סיליקון לניסויים ב-DNA אוריגמי. פרוטוקולים אלה משפרים את איכות המבנים הננומטריים ומספקים בסיס לחקר ביוטכנולוגיה מתקדמת.

הכנת מצעים נציץ והסיליקון לDNA אוריגמי ניתוח וניסויים

גלה סרטונים נוספים