Yöntem makalesi

Algılama Uygulamaları için İnorganik Yapıların DNA Origami Aracılı Substrat Nanodesenleme

DOI:

10.3791/60313

⸱

27 Eylül 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Biohybrid Materials, Department of Bioproducts and Biosystems, Aalto University, 2University of Jyväskylä, Nanoscience Center, Department of Biological and Environmental Science, University of Jyväskylä, 3University of Jyväskylä, Nanoscience Center, Department of Physics, University of Jyväskylä, 4HYBER Center of Excellence, Department of Applied Physics, Aalto University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, dna origami şekillerini kılavuz şablonlar olarak kullanarak substratlarda ayrık ve doğru inorganik nanoyapılar oluşturmak için bir protokol açıklıyoruz. Yöntem şeffaf bir substrat (safir) üzerinde plazmonik altın papyon şeklinde antenler oluşturarak gösterilmiştir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yapısal DNA nanoteknolojisi, dna'yı inşaat malzemesi olarak kullanarak aşağıdan yukarıya doğru inşa etmek için uygun bir rota sağlar. En yaygın DNA nanofabrikasyon tekniği DNA origami denir, ve nanometre düzeyinde hassas doğru ve son derece çok yönlü yapıların yüksek verimli sentezi sağlar. Burada, DNA origamisinin uzamsal bilgilerinin, aşağıdan yukarıya DNA origamisi ile geleneksel olarak kullanılan yukarıdan aşağıya litografi yaklaşımları birleştirilerek metalik nanoyapılara nasıl aktarılabildiği gösterilmiştir. Bu, seçilen yüzeylere bir adımda milyarlarca küçük nanoyapının üretilmesine olanak sağlar. Yöntem silikon nitrür veya safir substratlar üzerinde metalik papyon şeklinde anten yapıları oluşturmak için papyon DNA origami kullanılarak gösterilmiştir. Yöntem origami birikimi substrat üstüne bir silikon oksit tabakasının seçici büyüme dayanır, böylece litografik adımları takip etmek için bir desenleme maskesi ile sonuçlanan. Bu nanoyapı donanımlı yüzeyler, küçük özellik boyutları (sub-10 nm) sayesinde moleküler sensörler (örn. yüzeyle geliştirilmiş Raman spektroskopisi (SERS)) ve görünür dalga boyu aralığındaki çeşitli optik uygulamalarda daha fazla kullanılabilir. Teknik metodolojik modifikasyonlar yoluyla diğer malzemelere genişletilebilir; bu nedenle, ortaya çıkan optik aktif yüzeyler metamalzemelerin ve meta yüzeylerin geliştirilmesinde kullanılabilir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yapısal DNA nanoteknoloji hızla son on yıl içinde gelişti1,2, ve alanında en etkili gelişme tartışmalı DNA origami buluşu olmuştur3,4. DNA origami tekniği doğru yapısal özellikleri ile hemen hemen her nanoshape imalatı sağlar3,4. Bu güçlü yöntem kullanılabilir (alt)nanometre-hassas mekansal düzenleme ve diğer nano-nesnelerin demirleme, karbon nanotüpler gibi5, metal nano tanecikleri6,7,8, 9, enzimler / proteinler10,11,12,13 ve terapötik malzemeler14,15,16,17 . Daha da önemlisi, bu yapılar sadece statik değildir, ama aynı zamanda dinamik bir şekilde hareket etmek için programlanabilir18,19. DNA origami sayısız uygulamaları ilaç teslim20,21,22 moleküler elektronik / plazmonics5,23,24aralığı , 25 ve malzeme bilimi26,27 yeni görüntüleme ve kalibrasyon teknikleri28.

Yukarıda belirtilen uygulamaların yanı sıra, DNA origami şekillerin aşırı uzamsal çözünürlüğü nanodesenleme ve hassas nanoölçekli litografi29,30harnessed olabilir. Bu protokol, DNA origami şablonları kullanarak substratlarda ayrık ve doğru inorganik nanoyapılar oluşturmak için bir litografi yöntemini açıklar. Bu şablonlar verimli bir şekilde çeşitli şekillerde ve büyük miktarlarda31üretilebilir ve büyük ölçeklerde seçilen yüzeylere zahmetsizce yatırılabilir32. Bu özellikler, yaygın olarak kullanılan ancak daha çok yavaş elektron ışını litografisi veya diğer tarama tabanlı nanofabrikasyon teknikleri yerine bir adımda nanoyapıların milyarlarca son derece paralel üretim sağlar.

Burada, üretim süreci silikon nitrür ve safir yüzeyler üzerinde altın papyon şeklinde yapılar oluşturarak gösterilmiştir; başka bir deyişle, DNA origami mekansal bilgi tamamen metalik nanoyapılara aktarılır. Burada tartışıldığı gibi, yöntem hemen hemen herhangi bir DNA origami şekli kullanımını sağlar beri teknik seçilen papyon DNA origami yapısı ile sınırlı değildir. Ayrıca, metodik modifikasyonlar ile, teknik farklı metaller ve yüzeyler metayüzeyler33imalatı yolunda döşeme genişletilebilir.

DNA origami aracılı imalatı ile desenli yüzeyler çok yönlü sensörler olarak hizmet verebilir; örneğin, yüzeyle geliştirilmiş Raman spektroskopisinde (SERS) kullanılabilirler. Tek tek nanoşekillerin küçük boyutlarının bir sonucu olarak, oluşturulan yüzeyler görünür dalga boyu aralığında optik ve plazmonik uygulamalarda kullanımlar bulabilir.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. DNA origami tasarımı

NOT: Bu protokolde, nanodesenleme işlemi iki boyutlu (2D) papyon DNA origami yapısı(Şekil 1)34kullanılarak tanımlanır. Yeni bir DNA origami şekli tasarlamak için aşağıdaki yönergeleri izleyin:

  1. CaDNAno35kullanarak istenilen şekli ve DNA origami gerekli zımba iplikçik dizileri tasarım . Düz, tek katmanlı origami üretmek için, caDNAno'nun kare kafes seçeneğini kullanır ve tasarımdaki bazı üsleri atlayarak çapraz boşluk ları el ile ayarlayın (Bkz. Şekil 1 ve ek caDNAno dosyası) yapısal bükümün ortaya çıkan kısmını kaldırmak için kare kafes ambalaj36,37.
  2. Her DNA sarkının uçlarını poli-T (8 nt) çıkıntıiçeren ipliklerle genişletin; bu, künt uçlu taban istifleme etkileşimleri(Şekil 1 ve ek caDNAno dosyası) aracılığıyla nesnelerin çok meralizasyonunu önleyecektir.
  3. Tasarımın hesaplamalı analizini çalıştırın. CanDo38,39 DNA origamisüç boyutlu (3D) şekil ve yapısal sertlik tahmin etmek için kullanılabilir. CanDo, büküm düzeltmesi için gereken taban atlama sayısını doğrulamak ve tasarımı buna göre ayarlamak için de yararlı bir araçtır.
  4. CaDNAno'da, tercih edilen iskele uzunluğunu seçin ve yapıyı katlamak için gerekli zımba ipliklerini oluşturun. Bowtie yapısı için, 7249 nt uzun M13mp18 iskele ve 205 benzersiz zımba iplikçikleri kullanılır (ek caDNAno dosyasına bakın).
    NOT: DNA origami yapıları tasarlamak için diğer hesaplama araçları da vardır40,41,42,43. Seçilen araç /yazılıma bağlı olarak, diğer simülasyon araçları da43,44kullanılabilir.

2. DNA origami montajı

  1. Bowtie yapısı için gerekli tüm oligonükleotidlerin eşit miktarda karıştırarak zımba iplikçikleri stok olun (toplam 205 zımba)34. Oligonükleotidlerin hepsi aynı başlangıç konsantrasyonuna sahip olmalıdır (örneğin, RNase serbest suda 100 μM).
  2. 20 μL M13mp18 iskele iplikçiklerinin (tip p7249, 100 nM' de) karıştırılarak 0,2 mL PCR tüpte 100 μL'lik DNA origami katlanır reaksiyon karışımını hazırlayın, her bir iplikçik 500 nM'de olan 40 μL zımba stok çözeltisi (bu karışım ~ 10x molar fazla zımba iskeleye) ve 40 μL 2.5x katlanır tampon (FOB). FOB Içerir Tris - asetik asit - etilendiamintetraasetik asit (EDTA) tampon (TAE) MgCl ile takviye2. FOB bileşen konsantrasyonları için Tablo 1'e bakınız.
  3. 90 °C ile 27 °C arasında bir termocycler de reaksiyon karışımı anneal. Tablo 2'de sunulan termal katlanır rampayı kullanın.

3. DNA origamisinin saflaştırılması

NOT: Elyaf iplikçiklerinin fazla miktarı dna origami çözeltisinden tahribatsız bir poli (etilen glikol) (PEG) arıtma yöntemi kullanılarak çıkarılabilir. Protokol Stahl ve ark.45uyarlanmıştır.

  1. 800 μL başlangıç hacmi elde etmek için 600 μL 1x FOB (Bkz. Tablo 1)ile monte edilmiş DNA origami yapılarının 200 μL'sini seyreltin.
  2. Seyreltilmiş DNA origami çözeltisini 1:1 ile 800 μL PEG yağış tamponu (%15 PEG 8000 (w/v), 1x TAE, 505 mM NaCl) karıştırın ve ileri geri borular ile iyice karıştırın.
  3. 14.000 x g ve oda sıcaklığında 30 dk için karışımı santrifüj.
  4. Bir pipet kullanarak supernatant dikkatle çıkarın.
  5. 200 μL 1x FOB ekleyin ve pipetleme ile hafifçe karıştırın. 1x FOB farklı bir miktar da istenilen DNA origami konsantrasyonu elde etmek için eklenebilir.
  6. DNA origami yapılarını (tüpün altındaki küçük şeffaf pelet) yeniden eritmek için, PEG saflaştırılmış DNA origami yapılarını oda sıcaklığında bir gecede kuluçkaya yatırın.
  7. UV/Vis spektrofotometre kullanarak 260 nm dalga boyunda emiciliği ölçerek PEG saflaştırması sonrası DNA origami konsantrasyonu tahmin edin. Hesaplama6 için Bira-Lambert yasasını ve 1.10 08 M -1 cm-1'lik bir yok olma katsayısı kullanın. PEG saflaştırma sonrası tipik DNA origami konsantrasyonu 15-20 nM'dir.
  8. PEG saflaştırılmış DNA origami yapılarını 4 °C'de saklayın. DNA origami yapıları genellikle aylarca stabildir, bu nedenle daha sonra kullanılmak üzere büyük miktarlarda stok hazırlanabilir.
    NOT: Zımba iplikçiklerinin fazla miktarı da diğer arıtma teknikleri kullanılarak kaldırılabilir46, spin-filtrasyon gibi47, hız zonal santrifüj48 ve agarose jel çıkarma49. DNA origami yapıları tampon çözeltileri50çeşitli kararlı , ve gerekirse, depolama ortamı spin filtrasyon51ile PEG arıtma sonra değiştirilebilir.

4. Agarose jel elektroforez

NOT: Katlanır ve fazla elyaf iplikçiklerinin uzaklaştırılması agarose jel elektroforez kullanılarak doğrulanabilir.

  1. Bir Erlenmeyer şişesine 1 g agarose ve 45 mL 1x TAE ekleyerek ~2% (w/v) agarose jel hazırlayın. Agarose tamamen eriyene kadar karışımı mikrodalgafırında ısıtın ve net bir çözelti üretilir.
  2. Şişeye dokunmak rahat olana kadar (50-60 °C) çözeltiyi akan suyun altında soğutun.
  3. Çözeltiye 110 mM MgCl2 ve 40 μL ethidium bromür çözeltisi (0.58 mg mL-1)5 mL ekleyin ve karışımı hafifçe sallayın.
    DİkKAT: Ethidium bromür potansiyel bir karsinojendir ve dikkatli kullanılmalıdır.
  4. Jel döküm tepsisini ayarlayın ve döküm tepsisine sıvı agarose dökün. Jel en az 30 dakika oda sıcaklığında katılaşmak sağlar.
  5. Döküm tepsisinden jel çıkarın ve bir jel elektroforez odasına yerleştirin. Odayı çalışan tamponile doldurun (1x TAE ile 11 mM MgCl2).
  6. 5 μL numune çözeltisi başına 1 μL 6x jel yükleme boyası ekleyin ve iyice karıştırın. Numune çözeltilerinin istenilen miktarda ayrı jel ceplerine dikkatlice boru getirerek numuneleri yükleyin.
  7. Agarose jeli 45 dk için sabit bir voltajda çalıştırın.
  8. Jel görüntüleme sistemi kullanarak jeli ultraviyole ışık altında görselleştirin (Şekil 2A).

5. Substrat hazırlama (Şekil 3A)

NOT: Aşağıdaki adımların tümü, SiO2 büyümesi (Adım 9) dışında temiz bir oda içinde gerçekleştirilir. Bu işlem substrat tüm kalıntıları kaldırmak için yeterli değilse temizleme adımları da standart bir piranha çözeltisi tabanlı temizlik ile değiştirilebilir.

  1. Substrat olarak kullanılmak üzere gofretten 7 mm x 7 mm talaş kesin. SiN için silikon testere, elmas kesici kalem veya benzeri bir uygulama kullanın. Safir (Al2O3)doğrama özel bir alet veya testere bıçağı gerektirir. Talaş boyutu tam olması gerekmez.
  2. Cipsleri temizliniyor.
    1. Doğranmış talaşları sıcak aseton (52 °C'ye ısıtılan aseton) bir bardağa batırın ve en az 15 dakika ısıtın.
    2. Onlar hala sıcak aseton banyosu nda iken, yavaşça mekanik herhangi bir kalıntı filmleri kaldırmak için bir pamuklu bez ile cips ovmak.
    3. Cımbız kullanarak, sıcak aseton cips kaldırın ve oda sıcaklığında aseton ile durulamak için bir yıkama şişesi kullanın.
    4. 2 dakika boyunca isopropanol ve ultrasonicate ile bir bardak cips batırın.
    5. Cımbız ile izopropanol yongaları kaldırın ve hemen ve iyice bir azot akışı kullanarak kuru. Cımbızın kapsadığı alanlar düzgün kurumayacak ve temas alanlarında potansiyel kalıntılar ve diğer kontaminasyonlar bırakarak sadece yongaların kenarlarına ve kenarlarına dokunun ve tutun. En iyi sonuçları elde etmek için mümkün olduğunca yüksek akış kullanın ve talaş yüzeylerini akış yönüne paralel tutun.
  3. Daha sonra kullanmak için temiz oda içinde kapalı bir kapta cips saklayın.

6. Amorf silikon (a-Si) tabakasının plazma ile geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi (PECVD) (Şekil 3B)

  1. Çipleri PECVD ekipmanına yerleştirin.
  2. Yaklaşık 50 nm amorf silikon (a-Si) büyüyecek şekilde biriktirme parametrelerini ayarlayın. Tam ayarlar ekipman modeline ve kalibrasyonuna göre değişir. Burada kullanılan parametreler için Tablo 3'e bakınız. Katmanı büyütmek için a-Si biriktirme programını çalıştırın.
  3. İşlemden sonra, fişleri standart temiz oda koşullarında kapalı bir kapta saklayın.

7. a-Si tabakasının oksijen plazma tedavisi (Şekil 3B)

NOT: Bu adım substrat yüzeyini biraz negatif yüklü ve hidrofilik yapacaktır, böylece DNA origami yapıları daha sonra ek magnezyum iyonları yardımıyla yüzeye etkili bir şekilde adsorbe edilebilir.

  1. Talaşları reaktif iyon gravür (RIE) ekipmanına yerleştirin.
  2. Oksijen plazması oluşturmak için gravür parametrelerini ayarlayın. Yine, tam ayarları ekipman modeli ve kalibrasyon değişir. Burada kullanılan parametreler için Tablo 3'e bakınız. Oksijen plazma tedavi programını çalıştırın.
  3. Tedavinin etkileri hızla kötüleşeceği için hemen bir sonraki adıma devam edin. Tipik olarak, substratlar plazma tedavisinden sonra sonraki 30 dakika içinde kullanılmalıdır.

8. DNA origamisi birikimi (Şekil 3C)

  1. 4 μL 1x FOB ve 1 μL 1 M MgCl2ile 5 μL katlanmış/saflaştırılmış DNA origami çözeltisi (~20 nM) karıştırılarak birikintisi için bir DNA origami karışımı hazırlayın. Elde edilen çözelti ~ 10 nM DNA origami ve mg yaklaşık 100 mM2 +içerir.
  2. Oksijen plazma ile tedavi edilen çipve inkübat oda sıcaklığında 5 dakika boyunca kapalı DNA origami karışımı 10 μL mevduat. Kaplama istenmeyen kurumasını önler ve daha sonra gereksiz tuz ve DNA origami yapılarının çıkarılmasına yardımcı olur.
  3. Kuluçkadan sonra, çipin üzerine 100 μL distile su (örneğin MilliQ) borulandırarak yüzeyi yıkayın. Çipin ortasına dokunmaktan kaçınırken suyu pipetle birkaç kez ileri geri durulayın. Pipetle suyun çoğunu yüzeyden çıkarın. Bu sadece düzgün adsorbed origami yüzeyde kalmasına neden olur.
  4. Bu yıkama döngüsünü (adım 8,3) 3-4 kez tekrarlayın.
  5. Yıkadıktan sonra numuneyi azot akışı ile hemen kurutun. Bunu substrat hazırlığında kurutma yla aynı şekilde yapın (adım 5). Numunenin mümkün olduğunca iyice kurutulması önemlidir.
    NOT: Biriken yapıların yoğunluğu ve böylece metal nanoyapıların yoğunluğu, biriktirme çözeltisindeki DNA origami ve Mg2+ konsantrasyonu ayarlayarak değiştirilebilir. Yüksek Mg2+ konsantrasyonu DNA origami adezyonu artırır ve böylece yoğunluğu artırır, ama sonunda da DNA origami yapıların aglomerasyon neden olur. Bu nedenle öncelikle DNA origami konsantrasyonu ayarlanmalıdır.

9. SiO2 maskesinin büyümesi (Şekil 3D)

NOT: Bu adım temiz oda dışında yapılabilir. Aşağıdaki sürüm negatif ton deseni verir, ancak bunun yerine pozitif tonlu bir desen vermek için işlemi değiştirmek mümkündür. SiO2 büyüme süreci Surwade ve ark52uyarlanmıştır , yazarlar tarafından daha da geliştirilen53, ve nihayet bu protokol için optimize.

  1. Sızdırmaz bir kurutucu (1,5 L), kurutucuya (isteğe bağlı) sığan bir Petri kabı ve kurutucunun içinde bir platform olarak çalışabilen delikli bir plaka alın.
  2. Silika jel 100 g alın ve Petri kabında veya doğrudan kurutucu damıtılmış su 30 g ile karıştırın. Bu adımı tercihen en az 24 saat önceden silika jel stabilize etmek için izin yapın.
    NOT: Bu, kurutucunun içindeki nemi ve dolayısıyla SiO2 filminin büyüme hızını ve morfolojisini kontrol etmek için kullanılır. Yüksek nem oranı nın daha yüksek ve daha kaba bir yapıya sahiptir. Alternatif olarak, silika jel bir iklim test odasında tedavi edilebilir.
  3. Silika jelini kurutucuya yerleştirin ve delikli plaka ile ayırın.
  4. Talaşlı talaşları adsorbe edilmiş DNA origamisinin yanı sıra 10 mL'lik Tetraetil ortosilikat (TEOS) açık şişe ve delikli platforma %25 amonyum hidroksit (NH4OH) 10 mL'lik başka bir şişeyi yerleştirin. Şişeleri numunelerin yakınına ve zıt tarafına ayarlayın. Tercihen biraz platformdan cips yükseltmek için bir şişe mantar veya benzer bir düz kaide kullanın.
    DİkKAT: Hem NH4OH hem de TEOS cilt temasından dolayı zararlıdır ve buharları hem göz hem de solunum organlarında tahrişe neden olabilir. İyi havalandırılan bir alanda kullanın ve koruyucu eldiven, göz koruması ve koruyucu giysiler giyin.
  5. Odayı kapatın ve oda sıcaklığında 20 saat kuluçkaya yatırın. Bu DNA origami yapıları bulunmayan alanlarda bir SiO2 film büyüyecek, DNA origami şekilli delikler ihdası ile 10-20 nm desenli maske oluşturma(Şekil 4).
  6. Kuluçkadan sonra örnekleri hazneden çıkarın. Kapalı bir kapta saklayın. İşlem burada duraklatılmış olabilir. Kullanılan TEOS ve NH4OH'u atın. Silika jel toplu kullanımları arasında kurutucu içinde mühürlü tutulur ve 2-3 hafta içinde kullanılırsa 2-3 kez kullanılabilir.

10. SiO2 ve a-Si reaktif iyon gravür (RIE) (Şekil 3E)

  1. Talaşları reaktif iyon gravür (RIE) ekipmanına yerleştirin.
  2. SiO2 maskesindeki deliklerin altındaki a-Si tabakasını ortaya çıkarmak için gravür parametrelerini sadece 2-5 nm SiO2'ye göre ayarlayın. Bireysel ekipman için kesin ayarlar deneysel olarak belirlenmelidir. Burada kullanılan parametreler Tablo 3'tesunulmuştur. Anizotropik SiO2 plazma gravür programını çalıştırın.
  3. 50 nm a-Si tabakasını delmek için gravür parametrelerini ayarlayın. Burada kullanılan parametreler yine Tablo 3'tesunulmuştur. Izotropik a-Si plazma gravür programını çalıştırın.
  4. RIE ekipmanından numuneleri çıkarın ve kapalı mağazayı kaldırın. İşlemler burada tekrar askıya alınabilir.

11. Metallerin fiziksel buhar birikimi (PVD) (Şekil 3F)

  1. Çipleri PVD cihazının buharlaşma odasına yükleyin.
  2. Bir hedef metal seçin. İlk olarak, yapışkan bir metal seçin. Burada 2 nm krom (Cr) kullanılır.
  3. Hedef malzeme ve kalınlık için kalınlık kontrol programını ayarlayın. Kontrol yöntemi alete bağlıdır. Burada kuvars kristal mikrodengesi (QCM) kullanılır. Ölçülen kalınlık hedef malzeme yoğunluğu ve Z faktörüne göre ayarlanır ve cihaza ve her hedef malzemeye özgü deneysel olarak belirlenmiş bir takım lama faktörü ile düzeltilmesi gerekir.
  4. Elektron ışınıbaşlatın, ışını hedefe hizala ve 0,05 nm/s'lik bir biriktirme hızına ulaşına kadar ışın akımını artırın. 2 nm son kalınlığa ulaşılına kadar buharlaşır.
  5. Hazneyi boşaltmadan veya işlemi kesintiye uğratmadan ikinci bir hedef metal (örn. altın) seçin. Kesintiler veya havalandırma yapışkan metal oksitlenmeye başlamak ve bir yapıştırıcı olarak kullanılabilirliğini azaltmak sağlayacaktır.
  6. Adımları 11,3'den 11,4'e tekrarlayın. 20 nm ulaşıntın. Bu toplam yüksekliği 22 nm ile SiO2 maske delikleri ile bir DNA origami şeklinde metal yapı yaratacak.
  7. Odayı boşaltın ve örnekleri çıkarın.
  8. Numuneler kapalı depolanırsa burada işlem duraklatılabilir.

12. Hidroflorik asit (HF) ile kaldırma (Şekil 3G)

  1. Uygun bir plastik kapiçine %50 HF bazlı etchant çözeltisi dökün. Karışım için HCl kullanılmamalıdır, çünkü HCl cr'yi numuneye aşındıracaktır.
    DİkKAT: HF son derece aşındırıcıdır, şiddetli tahrişe ve yanıklara neden olur ve cilt temasında veya solunduğunda ölümcül olabilir. HF'yi sadece özel bir duman kaputunda veya koruyucu önlük, kimyasal geçirmez eldivenler ve yüz vizörü veya başka bir şekilde tam kimyasal koruma ile havalandırılmış ıslak bankta kullanın.
  2. Örnekleri HF tabanlı echant'a batırın ve plastik cımbızla hafifçe karıştırın.
  3. SiO2 tabakasının tamamen eter ve metal tabakanın ayrılmasını bekleyin. Zaman maske deliklerin yoğunluğuna bağlı olarak belirgin değişir. Daha fazla sayıda delik daha hızlı gravür anlamına gelecektir. Metal tabakasoymak zor ise, 5 ila 10 s için kısa ultrasonication kullanılabilir.
  4. Metal film detaches sonra, çift distile su ve izopropanol ile örnekleri durulayın.
  5. Duruladıktan sonra numuneleri substrat hazırlama için söylendiği gibi azot akışı ile kurulayın (adım 5). Oluşan nanoyapıları yok edebileceğinden, cımbızın çip merkeziyle temasından kaçının.
    NOT: Örnekler burada saklanabilir ve işlenebilir.

13. Kalan a-Si RIE (Şekil 3H)

  1. Talaşları reaktif iyon gravür (RIE) ekipmanına yerleştirin.
  2. A-Si'nin 50 nm'sinin tamamının tamamen çıkarılması için gravür parametrelerini ayarlayın. Parametreler Adım 10 ile aynı olabilir, ancak biraz daha uzun gravür süresi (40 s) tüm a-Si kaldırılmasını sağlamak için kullanılabilir. Burada kullanılan parametreler için Tablo 3'e bakınız.  Kalan a-Si kaldırmak için izotropik a-Si plazma gravür programı çalıştırın.
  3. RIE ekipmanından numuneleri çıkarın ve kapalı mağazayı kaldırın. Bu örnek işleme sona erecek.

14. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM)

NOT: Atomik kuvvet mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu film büyüme ve desenleme başarısını izlemek için yanı sıra görüntü katlanmış DNA origami yapıları için kullanılabilir(Şekil 2B,C). Adım 5-13'ten işlenmiş numuneler görüntülenirse aşağıdaki örnek hazırlama adımı atlanabilir.

  1. AFM için numune hazırlama
    1. Katlanmış DNA origamisini görmek için mika substratı çipini alın.
    2. Mika çipini bir yapıştırıcı kullanarak cam mikroskop slaytına takın.
    3. ~ 20 nM DNA origami stoku 1x FOB'da 50 kez seyrelterek 10 μL DNA origami çözeltisi hazırlayın. Seyreltme substrat aşırı kalabalık önlemek için yapılır.
    4. Taze kesilmiş, yüklü bir yüzey elde etmek için zayıf bant ile mika levha üst tabakası soyma.
    5. Seyreltilmiş DNA origami çözeltisini taze olarak bölünmüş mikanın üzerine yatırın ve oda sıcaklığında 1 dakika boyunca kapsanan numuneyi kuluçkaya yatırın.
    6. Kuluçkadan sonra, bir pipet kullanarak 100 μL distile su ile yüzeyi 3-4 kez yıkayın. Bu sadece düzgün adsorbed origami yüzeyde kalmasına neden olur.
    7. Mika yüzeyine 100 μL distile su yatırın.
    8. Suyun çoğunu ayırmak için masadaki mikroskop kaydıranına keskin bir şekilde dokunun.
    9. Bu yıkama döngüsünü 3-4 kez tekrarlayın.
    10. Yıkamadan hemen sonra numuneyi bir azot akışı ile iyice kurutun. Örnek daha sonra AFM görüntüleme için hazırdır.
  2. DNA origami örneklerini veya işlenmiş çipleri bir AFM'ye yerleştirin ve taramaları gerçekleştirin. 1-10 μm'lik bir talan, yapıları düzgün bir şekilde çözmek için uygundur.

15. Taramalı elektron mikroskobu (SEM)

  1. Örnekleri bir SEM'ye yerleştirin. İşlenmiş yongalar olduğu gibi kullanılabilir (daha fazla numune hazırlama gerekli değildir).
  2. Hızlanma gerilimini seçin. Numune substratı (Al2O3 veya SiN) bir yalıtkan olduğundan, şarj etkilerini azaltmak için düşük voltaj (5-10 kV) kullanın.
  3. İlgi çekici alanları tazyin. Şarjı azaltmak ve kontaminasyon birikimini önlemek için tarama sürelerini en aza indirin.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Papyon DNA origami tasarımının şematik bir figürü ve yapısal detayları Şekil 1'degösterilmiştir. Agarose jel elektroforez ve AFM DNA origami katlama ve PEG arıtma kalitesini analiz etmek için kullanılır (Şekil 2). Nanolitografi adımlarının proses akışı Şekil 3'tegösterilmiştir. SiO2 maskesi büyümesinden sonraki temsilci AFM görüntüleri Şekil 4'te gösterilmiştir (bu adım Şekil 3D'degösterilmiştir), son metal nanoyapıların SEM görüntüleri Şekil 5'te görülebilir (bu adım Şekil 3H). Şekil 6, papyon DNA origami ile şablonlanmış metalik nanoyapıların optik işlevselliğini göstermektedir.

Katlanır tampon (FOB) bileşen konsantrasyonları [mM]
TrisAsetik asitEdtaMagnezyum klorürPh
2.5x FOB10047.52.531.25~8,3
1x FOB4019112.5~8,3

Tablo 1: Katlanır tampon (FOB) bileşimi.

Sıcaklık aralığı [oC]Soğutma hızı
90-70-0.2 °C / 8 s
70-60-0.1 °C / 8 s
60-27-0.1 °C / 2 s
12Durdurulana kadar basılı tutun

Tablo 2: Bowtie origami katlama için Termal rampa. Annealing sonra, origami program el ile durdurulana kadar 12 oC'de saklanır.

PECVD ve RIE parametreleri
GazGaz akışı [sccm]Oda basıncı [mTorr]RF gücü [W]Sıcaklık [oC]Süre [s]
a-Si PECVDN2'de %5 SiH4 50010001525090
O2 plazma tedavisiO2 5040200301200
SiO2 RIE CHF3 25
Ar25301002510-22
A-Si'nin RIE'siO2 8
SF6 10090503035
Kalan a-Si RIEO2 8
SF6 10090503035-40

Tablo 3: Plazma ile geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi (PECVD) ve reaktif iyon gravür (RIE) için proses parametreleri. Bu aygıtlar için proses parametreleri tek tek cihazlara özgüdur ve kullanıldığında uyarlanmış olmaları gerekebilir.

figure-results-1
Şekil 1: Papyon DNA origami tasarımı. (A) Çekirdek yapısının çift sarmal olarak gösterildiği ve poliT-çıkıntıların dalgalı çizgiler olarak gösterildiği papyon origami tasarımının şematik gösterimi. (B) CaDNAno yazılımında papyon origami tasarımının bir bölümünün ekran görüntüsü. Kırmızı haçlar büküm düzeltmesi için atlama taban çiftini gösterir ve t8-çıkıntıları künt uçlu taban istiflemeönlemek için eklenir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Papyon DNA origami yapısının karakterizasyonu. (A) Poli(etilen glikol) (PEG) saflaştırma öncesi ve sonrası papyon yapısının agarose jel elektroforezi. 7249 nükleotituzun iskelesi referans olarak kullanılır. (B) Arınmadan önce papyon yapılarının atomik kuvvet mikroskobu (AFM) görüntüsü. (C) PEG saflaştırma sonrası papyon yapılarının AFM görüntüsü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Üretim süreci akışının şeması (boyutlar ölçekte değildir). (A) Zar ve substrat temizleyin. (B) Plazma ile geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi (PECVD) ile bir a-Si tabakası nı yatırın. *A-Si'nin altında ek bir kurban tabakası kullanmak mümkün olup, hf. (C) Örnek yüzeyini O2 plazma ile tedavi edin ve üzerine DNA origamisi koyun. (D) SiO2 maskesini kurutucuda büyütün. (E) SiO2 ince bir tabaka ve reaktif iyon gravür (RIE) tarafından altında a-Si ile etch. (F) Fiziksel buhar birikimi (PVD) ile maske ile metal mevduat. (G) HF. (H) ile kalkış rie tarafından kalan a-Si kaldırın. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4

Şekil 4: Dna origami şekilli desenli SiO2 filminin Temsili AFM görüntüleri. (A) 10 μm x 10 μm tarama alanı desen oluşumunun yüksek verimini gösterir. (B) Yakın 3 μm x 3 μm'lik bir talan, SiO2 filmindeki doğru bireysel desenleri gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: Yapısal olarakfarklı DNA origamisi ile şablonlanmış metalik nanoyapıların elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri. (A) Çapraz şekilli DNA origami, yani, sözde Seeman kiremit origami54. (B) Papyon antenleri. (C) Chiral double-L (CDL) yapıları. İnsetler, 150 nm x 150 nm kutu boyutlarına sahip tek tek yapıları gösterir. Tam yapıların üretim verimi kadar 76% papyon origami ve ~ 50% burada34görüntülenen diğer yapılar için . Bu rakam Shen ve ark.34'tenuyarlanmış ve değiştirilmiştir. Bu rakam yazarların izniyle çoğaltılır ve The American Association for the Advancement of Science, 2018 tarafından yayınlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-6
Şekil 6: Ortaya çıkan nanoyapıların temsili optik/fonksiyonel özellikleri. (A)Farklı polarizasyon (turuncu ve mavi olarak kodlanmış renk) ile bireysel bir altın papyon yapısının lokalize yüzey plazmon rezonans (LSPR) ölçümleri. Katı çizgiler spektrumlar ölçülür ve kesik çizgiler simülasyon sonuçlarıdır. Insets ölçülen parçacığın (solda) ve simülasyon için kullanılan modelin (sağda) SEM görüntüsünü gösterir. (B) Yüzey geliştirilmiş Raman spektroskopisi (SERS) rhodamine 6G ve 2,2-bipyridine papyon nanoyapılar ile kaplı bir yüzey üzerinde ölçülür. Her bir örneğin taban çizgisi, nanoyapıların olmadığı sinyal düzeyini gösterir. Bu rakam Shen ve ark.34'tenuyarlanmış ve değiştirilmiştir. Bu rakam yazarların izniyle çoğaltılır ve The American Association for the Advancement of Science, 2018 tarafından yayınlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-7
Ek Dosya 1: CaDNAno dosyası Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-8
Ek Dosya 2: m13mp18 dizisi Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayınız.

figure-results-9
Ek Dosya 3: Zımba iplikçik sırası Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokol, üretilen nanoyapıların şeklinde büyük bir özgürlük ve doğruluk sağlar. DNA origami tasarımı değiştirerek, metal nanoyapıların şekli kontrol edilebilir. Metal yapıların son, tam şekli ayrıca maske büyüme adımı (Adım 9) ve daha az bir dereceye kadar maske gravür tarafından belirlenir (Adım 10) anizotropik olmamalıdır. Maske büyüme süresi yeterince uzamışsa, maskedeki delikler kapanmaya başlar. Bu, shen ve ark.34'te bowtie origami'nin ayrılmış üçgenleri ile gösterildiği gibi, bazı yapıların en ince özelliklerini atlamak ve boşluk boyutlarını kontrol etmek için kullanılabilir (Şekil 5B). Tersine, ince şekiller oksit büyüme süresini kısaltarak daha iyi korunabilir. Bu, Şekil 6'dagörüntülenen optik özellikleri sadece kullanılan origami tasarımını değiştirerek değil, Aynı zamanda SiO2 film büyümesini ayarlayarak ayarlamanın mümkün olduğu anlamına gelir.

Maske kalınlığı önemli ölçüde değiştirilirse, bu değişikliğin SiO2 RIE adımına da yansıtılması gerekir. SiO2 sadece çok ince bir tabaka (2-5 nm) ancak maske delikleri delmek için kazınmalıdır. Bu tüm sürecin en hassas ve önemli parçasıdır. Gravür süresi son derece kısa olduğundan, sadece 10-20 s, tam ayarları deneysel olarak yeni ekipman ile ilk denendiğinde belirlenmelidir. Bazı SiO2 de a-Si gravür sırasında kazınmış olduğu gibi Bu da Adım 10.4 için de geçerlidir. Kazınmış SiO2'nin kapsamı, kullanılan a-Si etch parametrelerinin, ekipmanlarının ve hatta bireysel ekipman kalibrasyonlarının seçiciliği ile belirlenir. Bu iki işlem sırasında Tüm SiO2 tabakasını ettenmemeye özen izlenmelidir.

Bir diğer hassas adım da SiO2 büyümesidir. Büyüme süreci hem oda nemine hem de kullanılan TEOS'un mevcut aktivitesine bağlıdır. TEOS, suyu havadan söken gibi bozularak yaşla birlikte daha az etkili hale gelmesine neden olur. Bu kimyasal uygun depolama bile ay içinde önemli ölçüde daha yavaş, daha az kontrol edilebilir büyüme hızı olarak tezahür edebilir. 34 Ortaya çıkan SiO2 tabakası planlanandan daha inceyse, bu oda nemi yerine TEOS ile ilgili bir soruna işaret edebilir. Daha düşük nem de daha düşük büyüme hızı ve ince film neden olabilir iken, ortaya çıkan film de normalden daha yumuşak olmalıdır. Bu arada kaba taneli ve pürüzlü bir tabaka tersine yüksek nem ile ilgili bir sorun gösterir.

Bu protokolü iki gereksinimle serbestçe seçilmiş diğer herhangi bir alt tabakada da gerçekleştirmek mümkündür: Hem HF gravürünü (Adım 12) hem de 200-300 °C PECVD (Adım 6) sıcaklıklarını tolere etmelidir. Daha hassas bir substrat kullanılırsa a-Si PECVD için sıcaklık güvenli bir şekilde 100 °C'ye düşürülebilir, ancak protokol tam olarak açıklandığı gibi takip edilirse HF'den kaçınılamaz. HF atlatmak için, ek bir kurban tabakası uygulanması gerekli olacaktır. HF gravür gereksinimi ortadan kalkarsa, bu protokol daha geniş bir substrat malzeme ve metal seçimi ile uyumlu hale gelecektir.

Bu protokol yaygın olarak kullanılan ve sağlam mikro ve nanofabrikasyon işlemlerinden oluştuğu ndan, küçük özellik boyutları ve karmaşık metal şekillerin istendiği diğer mikroüretim protokolleri ile birleştirilebilir. Yakın gelecekte, özellikle düşük maliyetli DNA origami seri üretim31geliyor, arayüz tabanlı nanofotonik ve plazmonics 55 için hem genel kullanımı ve yüksek iş çıkışlı nanopatterning kolaylaştırmak için bu yöntem için potansiyel vardır .

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma Finlandiya Akademisi (286845, 308578, 303804, 267497 projeleri), Jane ve Aatos Erkko Vakfı ve Sigrid Jusélius Vakfı tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma Finlandiya Mükemmellik Merkezleri Akademisi Programı (2014-2019) kapsamında gerçekleştirilmiştir. Aalto Üniversitesi Biyoekonomi Tesisleri ve OtaNano - Nanomikroskobu Merkezi (Aalto-NMC) ve Mikronova Nanofabrikasyon Merkezi tarafından tesis ve teknik destek sağlanmasını kabul ediyoruz.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
AsetonHoneywell40289HYarı iletken sınıfı ULSI, &; %99,5
AgarozFisher Biyoreaktifleri1036603Düşük EEO, çok amaçlı ve moleküler biyoloji sınıfı
Amonyum hidroksitFisher Chemical10652251%25 amonyak çözeltisi, Analiz için Sertifikalı AR, d = 0.91
BRANSON 5510BransonUltrasonik banyo
BoyutSimgesi BrukerAtomik kuvvet mikroskobu
Elektron ışını evaporatörü IM-9912PVD EtidyumEvaporatör
E8751DNA boyama için floresan boya
Eon Mikroplaka spektrofotometresiDNA origami konsantrasyon ölçümleri
Gel Doc XR+ Dokümantasyon SistemiBioRadJel görüntüleme sistemi
Jel Yükleme Boyası, Mavi (6 kez;)New England BiolabsB7021SAgaroz jel elektroforezi için bromofenol mavi bazlı yükleme boyası
G-storm GS1 Termal döngüleyiciGen Teknolojileri
HBR 4IKAIsıtma banyosu
Hidroflorik asitHoneywell40213HYarı iletken sınıfı, %49,5-50,5
İzopropanolHoneywell40301HYarı iletken sınıfı VLSI, ≥ %99,8
Magnezyum klorürSigma AldrichM8266Susuz, > %98
Mini-Sub Hücre GT Yatay Elektroforez SistemiBioRad
Plasmalab 80+ PECVDOxford InstrumentsPECVD sistemi
Plasmalab 80+ RIEOxford InstrumentsRIE sistemi
Poli (etilen glikol)Sigma Aldrich89510BioUltra, 8.000
PowerPac HC Yüksek Akım GüçKaynağı BioRad
Sapphire substrat (Al2O3)Üniversite GofretKalınlığı: 430 μ m, Lehçe: DSP, Boyut: 50.8 mm
Sigma VPZeissTaramalı elektron mikroskobu
Silika jelMerck1019691000İndikatörlü (turuncu jel), granül ~1-3 mm
Tek sarmallı İskele DNA'sı, tip p7249Tilibit Nanosistemler100 nM konsantrasyonda
Sodyum klorürSigma AldrichS9888ACS reaktifi, > %
99,0Zımba iplikleri (oligonükleotidler)Entegre DNA TeknolojileriDiziler, örneğin Rnaz içermeyen su TAE tamponunda 100 mikromolar (
50 kez;) pH 8.0VWR Kimyasalları444125DElektran Elektroforez sınıfı
Take3 mikro hacimli plakaBioTekDNA origami konsantrasyon ölçümleri için kullanılır
Tetraetil ortosilikatSigma Aldrich86578≥ 99.0 % (GC)
bromür Sigma Aldrich için Instrumentti Mattila için kullanılan BioTek UV/Vis spektrofotometresi

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Seeman, N. C., Sleiman, H. F. DNA nanotechnology. Nature Reviews Materials. 3 (1), 17068(2017).
  2. Linko, V., Dietz, H. The enabled state of DNA nanotechnology. Current Opinion in Biotechnology. 24 (4), 555-561 (2013).
  3. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).
  4. Hong, F., Zhang, F., Liu, Y., Yan, H. DNA Origami: Scaffolds for Creating Higher Order Structures. Chemical Reviews. 117 (20), 12584-12640 (2017).
  5. Maune, H. T., et al. Self-assembly of carbon nanotubes into two-dimensional geometries using DNA origami templates. Nature Nanotechnology. 5 (1), 61-66 (2010).
  6. Hung, A. M., et al. Large-area spatially ordered arrays of gold nanoparticles directed by lithographically confined DNA origami. Nature Nanotechnology. 5 (2), 121-126 (2010).
  7. Kuzyk, A., et al. DNA-based self-assembly of chiral plasmonic nanostructures with tailored optical response. Nature. 483 (7389), 311-314 (2012).
  8. Zhang, T., et al. 3D DNA Origami Crystals. Advanced Materials. 30 (28), 1800273(2018).
  9. Julin, S., et al. DNA origami directed 3D nanoparticle superlattice via electrostatic assembly. Nanoscale. 11 (10), 4546-4551 (2019).
  10. Fu, J., Liu, M., Liu, Y., Yan, H. Spatially-Interactive Biomolecular Networks Organized by Nucleic Acid Nanostructures. Accounts of Chemical Research. 45 (8), 1215-1226 (2012).
  11. Linko, V., et al. DNA-based enzyme reactors and systems. Nanomaterials. 6 (8), 139(2015).
  12. Ramakrishnan, S., Subramaniam, S., Stewart, A. F., Grundmeier, G., Keller, A. Regular Nanoscale Protein Patterns via Directed Adsorption through Self-Assembled DNA Origami Masks. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (45), 31239-31247 (2016).
  13. Grossi, G., Jaekel, A., Andersen, E. S., Saccà, B. Enzyme-functionalized DNA nanostructures as tools for organizing and controlling enzymatic reactions. MRS Bulletin. 42 (12), 920-924 (2017).
  14. Douglas, S. M., Bachelet, I., Church, G. M. A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads. Science. 335 (6070), 831-834 (2012).
  15. Li, S., et al. A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo. Nature Biotechnology. 36 (3), 258-264 (2018).
  16. Zhao, Y. -X., et al. DNA origami delivery system for cancer therapy with tunable release properties. ACS Nano. 6 (10), 8684-8691 (2014).
  17. Kollmann, F., et al. Superstructure-Dependent Loading of DNA Origami Nanostructures with a Groove-Binding Drug. ACS Omega. 3 (8), 9441-9448 (2018).
  18. Zhang, D. Y., Seelig, G. Dynamic DNA nanotechnology using strand-displacement reactions. Nature Chemistry. 3 (2), 103-113 (2011).
  19. Ijäs, H., Nummelin, S., Shen, B., Kostiainen, M. A., Linko, V. Dynamic DNA Origami Devices: from Strand-Displacement Reactions to External-Stimuli Responsive Systems. International Journal of Molecular Sciences. 19 (7), 2114(2018).
  20. Li, J., Fan, C., Pei, H., Shi, J., Huang, Q. Smart Drug Delivery Nanocarriers with Self-Assembled DNA Nanostructures. Advanced Materials. 25 (32), 4386-4396 (2013).
  21. Linko, V., Ora, A., Kostiainen, M. A. DNA Nanostructures as Smart Drug-Delivery Vehicles and Molecular Devices. Trends in Biotechnology. 33 (10), 586-594 (2015).
  22. Jiang, Q., Liu, S., Liu, J., Wang, Z. G., Ding, B. Rationally Designed DNA-Origami Nanomaterials for Drug Delivery In Vivo. Advanced Materials. , (2018).
  23. Shen, B., Linko, V., Dietz, H., Toppari, J. J. Dielectrophoretic trapping of multilayer DNA origami nanostructures and DNA origami-induced local destruction of silicon dioxide. Electrophoresis. 36 (2), 255-262 (2015).
  24. Kuzyk, A., Jungmann, R., Acuna, G. P., Liu, N. DNA Origami Route for Nanophotonics. ACS Photonics. 5 (4), 1151-1163 (2018).
  25. Liu, N., Liedl, T. DNA-Assembled Advanced Plasmonic Architectures. Chemical Reviews. 118 (6), 3032-3053 (2018).
  26. Bathe, M., Rothemund, M. DNA Nanotechnology: A Foundation for Programmable Nanoscale Materials. MRS Bulletin. 42 (12), 882-888 (2017).
  27. Pilo-Pais, M., Acuna, G. P., Tinnefeld, P., Liedl, T. Sculpting light by arranging optical components with DNA nanostructures. MRS Bulletin. 42 (12), 936-942 (2017).
  28. Graugnard, E., Hughes, W. L., Jungmann, R., Kostiainen, M. A., Linko, V. Nanometrology and super-resolution imaging with DNA. MRS Bulletin. 42 (12), 951-959 (2017).
  29. Zhong, J., et al. Metallized DNA nanolithography for encoding and transferring spatial information for graphene patterning. Nature Communications. 4, 1663(2013).
  30. Zhang, G., Surwade, S. P., Zhou, F., Liu, H. DNA nanostructure meets nanofabrication. Chemical Society Reviews. 42 (7), 2488-2496 (2013).
  31. Praetorius, F., Kick, B., Behler, K. L., Honemann, M. N., Weuster-Botz, D., Dietz, H. Biotechnological mass production of DNA origami. Nature. 552 (7683), 84-87 (2017).
  32. Linko, V., et al. One-step large-scale deposition of salt-free DNA origami nanostructures. Scientific Reports. 5, 15634(2015).
  33. Arbabi, A., Horie, Y., Bagheri, M., Faraon, A. Dielectric metasurfaces for complete control of phase and polarization with subwavelength spatial resolution and high transmission. Nature Nanotechnology. 10 (11), 937-943 (2015).
  34. Shen, B., et al. Plasmonic nanostructures through DNA-assisted lithography. Science Advances. 4 (2), (2018).
  35. Douglas, S. M., et al. Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno. Nucleic Acids Research. 37 (26), 5001-5006 (2009).
  36. Ke, Y., et al. Multilayer DNA Origami Packed on a Square Lattice. Journal of the American Chemical Society. 131 (43), 15903-15908 (2009).
  37. Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes. Science. 325 (5941), 725-730 (2009).
  38. Castro, C. E., et al. A primer to scaffolded DNA origami. Nature Methods. 8 (3), 221-229 (2011).
  39. Kim, D. -N., Kilchherr, F., Dietz, H., Bathe, M. Quantitative prediction of 3D solution shape and flexibility of nucleic acid nanostructures. Nucleic Acids Research. 40 (7), 2862-2868 (2011).
  40. Benson, E., et al. DNA rendering of polyhedral meshes at the nanoscale. Nature. 523 (7561), 441-444 (2015).
  41. Veneziano, R., et al. Designer nanoscale DNA assemblies programmed from the top down. Science. 352 (6923), 1534(2016).
  42. Linko, V., Kostiainen, M. A. Automated design of DNA origami. Nature Biotechnology. 34 (8), 826-827 (2016).
  43. Nummelin, S., Kommeri, J., Kostiainen, M. A., Linko, V. Evolution of Structural DNA Nanotechnology. Advanced Materials. 30 (24), 1703721(2018).
  44. Maffeo, C., Yoo, J., Aksimentiev, A. De novo reconstruction of DNA origami structures through atomistic molecular dynamics simulation. Nucleic Acids Research. 44 (7), 3013-3019 (2016).
  45. Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. Facile and Scalable Preparation of Pure and Dense DNA Origami Solutions. Angewandte Chemie International Edition. 53 (47), 12735-12740 (2014).
  46. Shaw, A., Benson, E., Högberg, B. Purification of Functionalized DNA Origami Nanostructures. ACS Nano. 9 (5), 4968-4975 (2015).
  47. Kuzyk, A., Yurke, B., Toppari, J. J., Linko, V., Törmä, P. Dielectrophoretic Trapping of DNA Origami. Small. 4 (4), 447-450 (2008).
  48. Lin, C., Perrault, S. D., Kwak, M., Graf, F., Shih, W. M. Purification of DNA-origami nanostructures by rate-zonal centrifugation. Nucleic Acids Research. 41 (2), 40(2013).
  49. Douglas, S. M., et al. Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes. Nature. 459 (7245), 414-418 (2009).
  50. Ramakrishnan, S., Ijäs, H., Linko, V., Keller, A. Structural stability of DNA origami nanostructures under application-specific conditions. Computational and Structural Biotechnology Journal. 16, 342-349 (2018).
  51. Kielar, C., et al. On the Stability of DNA Origami Nanostructures in Low-Magnesium Buffers. Angewandte Chemie International Edition. 57 (30), 9470-9474 (2018).
  52. Surwade, S. P., et al. Nanoscale growth and patterning of inorganic oxides using DNA nanostructure templates. Journal of the American Chemical Society. 135 (18), 6778-6781 (2013).
  53. Shen, B., Linko, V., Tapio, K., Kostiainen, M. A., Toppari, J. J. Custom-shaped metal nanostructures based on DNA origami silhouettes. Nanoscale. 7 (26), 11267-11272 (2015).
  54. Liu, W., Zhong, H., Wang, R., Seeman, N. C. Crystalline Two-Dimensional DNA-Origami Arrays. Angewandte Chemie International Edition. 50 (1), 264-267 (2011).
  55. Shen, B., Kostiainen, M. A., Linko, V. DNA Origami Nanophotonics and Plasmonics at Interfaces. Langmuir. 34 (49), 14911-14920 (2018).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Y zey G lendirmeli Raman SpektroskopisiOptik Metay zeylerPlazma G lendirmeli Kimyasal Buhar BiriktirmeReaktif yon A nd rmaFiziksel Buhar BiriktirmeAtomik Kuvvet Mikroskopisi

İlgili makaleler