ベンチトップRCA洗浄や酸化ケイ素の誘導体化など、DNAオリガミ研究で使用される基質の再現性のある洗浄プロセスが説明されています。表面調製、DNA折り紙の堆積、乾燥パラメータ、および簡単な実験セットアップのプロトコルが示されています。
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この記事について
サマリー
要約
DNAオリガミの設計された性質と制御されたワンポット合成は、多くの分野、特にナノエレクトロニクスにおいてエキサイティングな機会を提供します。これらのアプリケーションの多くは、DNAナノ構造との相互作用と基質への接着を必要とします。マイカは原子レベルで平らで洗浄が容易なため、DNAオリガミ実験の基質として選ばれてきました。しかし、マイカの実用化は半導体基板に比べて比較的限定的です。このため、誘導体化された酸化ケイ素へのDNAオリガミ接着の簡単で安定した再現性のあるプロセスを以下に示します。DNAナノ構造の酸化ケイ素表面への接着を促進するために、多くのフォトレジストに適合する水溶液から3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)の自己組織化単分子膜を堆積させます。基板は、Radio Corporation of America(RCA)の洗浄プロセスを使用してすべての有機汚染物質と金属汚染物質を洗浄し、ネイティブの酸化物層をエッチングして、平らで機能化可能な表面を確保する必要があります。クリーンルームにはシリコン洗浄用の設備が整っていますが、DNAオリガミバッファーや溶液の多くの成分は、汚染の懸念から入らないことがよくあります。この原稿では、クリーンルームにアクセスできない研究者、またはクリーンルームCMOSクリーンベンチの汚染を引き起こす可能性のあるプロセスを組み込みたい研究者向けの、ラボ内の小規模シリコンクリーニングのセットアップとプロトコルについて説明します。さらに、カバレッジを調整するための変数について説明し、一般的なサンプル調製の問題を認識して回避する方法について説明します。
概要
まず、2006年に導入され、DNAの折り紙は、設計可能と高秩序 ナノ構造を生成するためにDNAオリゴヌクレオチドの自己集合の性質を利用しています。1構造の無数の報告されており、スマイリーの範囲は、3次元ボックスをラッチするために直面している。2 DNA折り紙を官能化することができます様々な生体分子やナノ構造で、研究ナノエレクトロニクスへの応用、医学、量子コンピューティングを生じさせる。3しかし、解析、多くの将来のアプリケーションだけでなく、構造設計上だけでなく、表面へのDNA折り紙のナノ構造の接着性に依存しています。マイカ、官能シリコン酸化：この原稿に記載された方法は、基板の2つのタイプの上のDNA折り紙の試料の調製に関連しています。
マイカは、0.02 nmで±0.37 nmでの層の高さで、原子レベルで平坦であるため、DNA折り紙の研究のために選択される基板である。4また、EASですILY試料調製及び原子間力顕微鏡（AFM）研究が単純な作り、清掃。白雲母は、各切断面におけるカリウムの高い密度を含むが、ときに、水中のこれらのイオンは、雲母表面から離れて拡散します。マイカ基板にDNA折り紙の結合を媒介するためにはMg 2+雲母の負の電荷を逆転させ、静電的に基板（ 図1A）のDNAのリン酸骨格に結合するために使用される。アニーリングし....
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プロトコル
1.実験計画と材料の準備
- 実験に使用されるDNA折り紙の設計、濃度、および機能を決定します。14〜16をここでは、/ Mg 2+を溶液（40mMのTris塩基、20mMの1×TAEで調製したDNA折り紙の長方形のデザインを使用します酢酸、2mMのEDTAおよび12mMの酢酸マグネシウム、pH8.0）で17
- すべてのチップ、チューブ、および容器をオートクレーブが使用されます。これらの材料は、互換性のあるすべてのオートクレーブでなければなりません。
- すすぎ用滅菌水の供給を準備します。 18MΩのxセンチ水約500mlで無菌の瓶を埋める、ホットプレート上の場所は、オフキャップで5分間沸騰し、ホットプレートのオフ瓶を取り、容器上に配置されただけで締め付けられていない蓋を冷まします。冷蔵庫に保管し、毎月または必要なときに新規供給を準備します。
マイカ基板を用意する2。
- （適切なサイズに基板をカットはさみ1件センチ×1cmの正方形）。マイカは、薄くて脆いです。あるいは、切断を必要としない円盤状でマイカを購入。
- 両面テープを使用して、雲母を切断。マイカは、イオンをインターカレーションにより分離さ鉱物の層で構成された両面テープに貼り付けたときに、それぞれの層が剥離することができる。18
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結果
二つの変数は、基板上のDNA折り紙の適用範囲を決定する：溶液濃度と露光時間。吸着マイカ上のDNA折り紙の特性および官能シリコン酸化APTESは、以前に報告されている。13を堆積溶液と雲母の最終被覆量でDNA折り紙の濃度との関係は、増加する濃度の結果を示し、 表1および図2に要約されています増加した報道で。結合の時間依存性を図3に見られる。表面被覆以前雲母、変性酸化シリコン表面上にDNA折り紙の結合挙動を定量化するために研究しました。 1×TAE緩衝液中の12mMのマグネシウム中のDNA折り紙は、表面に30分の吸収時間後に雲母の83.3パーセント±3.1％をカバーしています。 APTESのSAMで修飾された酸化シリコンの最大カバレッジは、雲母上の最大被覆率よりも小さい60分、後に観察されます。 A高い表面被覆率は、酸化ケイ素官能APTESに必要とされる場合、より長い堆積時間が必要です。
貧しいサンプル調製を引き起こす可能性がありますいくつかの変数があります。最も.......
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ディスカッション
一貫して理想的な結果を達成するために強調される必要があるいくつかのステップがあります。マイカサンプルについては、厳格かつ徹底的なすすぎ以下と政権を乾燥させる、ステップ3.3および3.4のように、個々のDNA折り紙の高品質の画像が代表的な結果のセクションで説明し、様々な問題もなく、AFMを用いて達成することができるようになります。シリコン試料のための主要な重要性の基板の清浄度です。徹底的に細心の注意を払って、ステップ5.2において概説クリーニング手順に続いて適切に洗浄されたシリコン酸化物表面が達成されることを保証します。また、品質や、過酸化水素、フッ化水素酸、およびAPTESなどの化学物質の有効性をモニタリング、手続きがスムーズに実行されることを確認します。
記載された技術は、APTESの水溶液のみに限定されるものではありません。 APTESとtrimethylaminopropyltrimethoxysilylクロリド（TMAC）の混合単分子膜は、私たちすることができますチューニングするEDシリコン表面電荷と変数のDNA折り紙の接着を促進する。11は、TMAC
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開示事項
著者らは開示するものは何もない。
謝辞
著者は、AFMの使用についてGary Bernstein博士に感謝します。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| エッペンドルフ epT.I.P.S.リロード、容量2-200 μl | VWRインターナショナル、LLC | 22491733 | 96チップの10リロードトレイ |
| 遠心チューブ、ポリプロピレン | VWRインターナショナル、LLC | 87003-290 | 0.65 ml、ナチュラル |
| リサーチプラスピペット - シングルチャンネル - 20-200 μl | A.ダイガー&株式会社カンパニー | EF8960F-3120000054 EACH | Adjustable Volume |
| Research Plus Pippete - シングルチャンネル - 2-20 μl | A.ダイガー&株式会社カンパニー | EF8960D-3120000038 EACH | Adjustable Volume |
| Scotch 237 Permanent Double-Sided Tape | Office Depot, Inc. | 602710 | 3/4 "x 300"、2ボル |
| テックスミキサー | Thermo Scientific | M37610-33Q | |
| ウェーハコンテナシングル、2インチ(50 mm)、60 mm x 11 mm | Electron Microscopy Sciences | 64917-2 | 6 per pack |
| 6" ウェーハ、P タイプ、<100>向き、プライマリフラットノ | ヴァ電子材料株式会社付き | ||
| パウダーフリーニトリル検査用手袋 | VWR International, LLC | 82062-428 | カタログ番号は |
| 、Au反射コーティングを施した大型高精度非接触プローブ | K-Tek Nanotechnology, Inc. | HA_NC/15 | |
| オートクレーブ パン | A.ダイガー &株式会社カンパニー | NAL692-5000 EF25341C | |
| Sol-Vex II アグレッシブ グローブ、サイズ: 9-9.5; 15 mil, 13 インチ - 1 dz | Spectrum Chemical Mfg. Corp. | 106-15055 | 使用する前に、手袋に泡が入らなくなるまで水ですすぎ、一緒にこすってください。 |
| ピンセット PTFE 200 mm スクエア | ダイナロン | 316504-0002 | |
| 白雲母雲母シート V-5 品質 | 電子顕微鏡科学 | 71850-01 | パックごとの 10 |
| 雲母ディスク、10 mm | テッド ペラ、Inc | 50 | 雲母ディスクは、 |
| ガラス製品 | VWR インターナショナル、LLC | 52865-005 | |
| シンチレーション バイアル、ホウケイ酸ガラス、スクリュー キャップ付き - 20 ml | VWR インターナショナル、LLC | 66022-060 | 500ケース ポリプロピレンキャップ・パルプホイルライナー付 |
| 4×5インチ PC-200ホットプレート 120V/60Hz | サイエンティフィック社 | 6759-200 | |
| ストレートサイドガラス瓶、広口 | VWRインターナショナル、LLC | 89043-554 | 254、パルプ/ビニールライナー付きキャップ |
| グレードのガラスビーカー、250ml容量 | VWRインターナショナル、LLC | 173506 | |
| ビーカー、PTFE | VWRインターナショナル、LLC | 89026-022HF | |
| 浅形状時計ガラス、3インチ | VWRインターナショナル、LLC | 66112-107 | 12 |
| プラスチック貯蔵容器 | VWR International, LLC | 470195-354 | 二次容器用 |
| 汎用ガラス液温度計 | VWR International, LLC | 89095-564 | |
| 高精度・超微細ピンセット | 電子顕微鏡科学 | 78310-0 | |
| ポリカーボネート製フェイスシールド | フィッシャー・サイエンティフィック株式 会社。 | 18-999-4542 | |
| プレンエプロン | フィッシャーサイエンティフィック株式会社 | 19-810-609 | |
| グルコン酸カルシウム、Calgonate | W.W Grainger、Inc. | 13W861 | チューブ、25 g |
| 過酸化水素30%CR ACS 500 ml | Fisher Scientific、Inc. | H325 500 | 有害、有毒 |
| な3-アミノプロピルトリエトキシシラン | Gelest株式会社 | SIA0610.0-25GM | 使用前に室温まで温めてください。 |
| 水酸化アンモニウム、2.5 L | フィッシャーサイエンティフィック社 | A669-212 | 有害、有毒 |
| 塩酸 | フィッシャーサイエンティフィ | A144-212 | 有害、有毒 |
| フッ化水素酸 | ッシャー・サイエンティフィック・インク | A147-1LB | 有害で有毒 |
| マルチモード ナノスコープ IIIa | Veeco Instruments, Inc. | タッピングモードが可能なAFMは、分析に適しています | |
| ダンクバスケット | ラボ製 | クバスケットは、穴が開けられたPTFEボトルの底、PTFEハンドル、およびすべてのPTFEネジを使用して作られました。 |
参考文献
- Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440, 297-302 (2006).
- Anderson, E. S., et al. Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature. 459, 73-77 (2009).
- Wang, Z., Ding, B.
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再版と許可
