Name: Altın Nanorods bütünleştirilmiş koda kiral Plazmonik Metamolecules DNA Origami şablonlarını kullanma (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-05T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 17 s
Description: Keşfedin DNA origami şablonları kullanarak altın nanorodları kiral plazmonik metamoleküllere monte etme yöntemini. Bu protokol, güçlü kiroptik yanıtlara sahip üç boyutlu yapılar oluşturur ve nanoteknoloji araştırmaları için yenilikçi uygulamalar sunar.

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

Yazarlar S. Voutilainen CD Spektrometre ile ona yardım için teşekkür ederiz. Yazarlar imkanları ve Aalto Üniversitesi'nde OtaNano - Nanomicroscopy Merkezi (Aalto-NMC) tarafından teknik destek sağlanması kabul etmiş oluyorsunuz. Bu eser Finlandiya Akademisi (grant 308992) tarafından desteklenen ve Avrupa Birliği'nin ufuk 2020 araştırma ve yenilik programı Marie Skłodowska-Curie altında hibe sözleşmesi No 71364.

1. tasarım DNA Origamisi
<ol><li>AuNRs istenen göreli kayma düzenlenmesi ve DNA origami şablonu (şekil 1A) uygun şeklini tanımlar. AuNRs ve origami şablonları yapısal parametrelerini tahmin etmek. Daha fazla değişiklik (şekil 1B) ihtiyacınız zımba yaklaşık konumunu bulun.</li>
	<li>Karşıdan yükleyip bir DNA origami şablonu tasarlamak için caDNAno18 . CaDNAno, iskele ve elyaf iplikçiklerinin birbirine şablonu istediğiniz şekli göre yönlendirmek ve elyaf iplikçikleri sıra Seq aracınıtıklatarak oluşturun. Boya aracını tıklatın ve daha fazla değişiklik (şekil 1C) gereken zımba ipliklerini işaretleyin.</li>
	<li>DNA zımba dizileri (şekil 1C) bir .csv dosyasına vermek için Verme aracı tıklatın.</li>
	<li>Çift iplikçikli kilitleri iki origami paketler arasındaki açı Θ düzeltmek için tasarım. İki demetleri göreli yönünü bağlı olarak, origami yapı sol veya sağ el (LH/RH) kiral kayma yapılandırma (şekil 1B) uyarlayabilirsiniz.</li>
	<li>Zımba .csv dosyasını bir elektronik tablo uygulaması alın. AuNR montaj (tutamaçları) için kullanılan zımba sonundaki polyA10 sıra ekleyin. Kilit serileri ile tasarlanmış kilit sitelerde zımba ipliklerini değiştirin. Not: Temsilcisi sonuçları derlemelerde kolları 3' sonunda zımba iplikçiklerinin çıkıntılı, 18 tarihinde iki eşit dağıtılmış her DNA origami paket paralel sarmal her 21 36 içeren nt. 168 ilk ve son kolu konumu arasındaki mesafedir nt, yaklaşık 57 nm (ekli caDNAno dosyasına bakın).</li>
</ol>2. derleme DNA origami şablonları
<ol><li>Elyaf oligonucleotides (örneğin, 100 µM) konsantrasyon normalleştirilmiş eşit miktarda karıştırılarak iplikçikleri kolları ve kilitleri, ile de dahil olmak üzere bir çalışma hisse senedi (SM), zımba iplikçiklerinin hazırlayın. Not: Origami yapılar genellikle elyaf iplikleri yüzlerce içerir. Zımba genellikle DNA oligonucleotides kimyasal sentez içinde multiwell içinde uzmanlaşmış (örneğin, 96-da) satıcılardan satın plakaları.</li>
	<li>Tris-EDTA (TE, 10 x), 100 µL MgCl2 (100 mM), NaCl (100 mM), 175 µL H2O, 100 µL SM 25 µL 50 µL için 500 µL 10 nM origami mix (0.5 µM), (5 mikron) kilit iplikçiklerinin 5 µL ve bir 50 µL İskele yapısı-İskele (100 nM).</li>
	<li>Tablo 1' de açıklandığı gibi bir thermocycler 80 ° c-20 ° c karışımı tavlamak.</li>
</ol>3. DNA origami arıtma
Not: Bu bölümde özel jel arıtma protokolünü açıklar. DNA origami şablonları da alternatif yaklaşımlar38,39kullanarak saf.
<ol><li>Özel Tris-Bor-EDTA 100 ml 1 g için % 1 jel, dağıtılması (TBE, 0.5 x) karışımı fırın mikrodalga bir de Isıtma tarafından. DNA leke leke özelliğine göre 10.000 x 10 µL ekleyin. UV ışık ayıklama adımda (Adım 3.6) maruz en aza indirmek için altında mavi uyarma görselleştirildiği bir DNA leke kullanın.</li>
	<li>Çözüm yaklaşık 40 ° c serin ve yavaş yavaş MgCl2 (1.3 M) 1 mL sallayarak süre ekleyin. Jel döküm ve oda sıcaklığında 30 dk için kuluçkaya.</li>
	<li>Elektroforez cihazı ve soğuk (4 ° C) çalışan arabellek dökün (0,5 ile 11 mM MgCl2x TBE) jel kutusu içine. Bir buz su banyosu jel kutusunda bir yer.</li>
	<li>Yükleme arabellek (6 x yükleme arabellek % 15 polysucrose 400 ve %0.25 bromophenol suda mavi içerir) origami örnekleri ekleyin. Wells ile kullanılan tarak (örneğin, 50 µL 1,5 mm kalınlıkta bir 8-iyi tarak için) göre uygun bir birim içine örnekleri yükleyin.</li>
	<li>Elektroforez 2s için 80 V çalıştırın. Not: origami karakterize ve açık ve kapalı yapısı ayırmak için yerine % %1 2 jel kullanımı ve 4 h için çalışma süresi uzatmak.</li>
	<li>Jel jel Imager (Şekil 2) ile görüntü. Mavi bir ışık transilluminator bantları görselleştirmek, origami bant kesmek, bir parafilm jel şut ve sıvı ayıklamak için kullanın. Yaklaşık %40 kurtarma verimidir.</li>
	<li>Sıvı santrifüj filtre ünitesine pipette ve 3000 x g 5 dakika süreyle spin ölçmek origami çözüm 260 emilimini nm UV-görünür (UV-VIS) bir Spektrometre ile. Bir nesli katsayısı 1,3 108 M-1·cm-1x kullanarak origami konsantrasyonu tahmin ediyoruz. Not: Tipik özel jel sonra arıtma origami çözüm 1-2 nM bölgedir.</li>
	<li>Daha sonra kullanmak için 4 ° C'de arıtılmış origami şablonlarını depolamak.</li>
</ol>4. altın nanorods sentezi
Not: Önceki edebiyat40 küçük değişiklikler ile iletişim kuralı AuNR sentez için uyarlanmıştır.
<ol><li>Aqua regia için 5 dk ile tüm cam yıkama, su ile durulayın, ultrasaf su ile solüsyon içeren temizleyicide ve kullanmadan önce kuru.</li>
	<li>0.2 M hexadecyltrimethylammonium bromür (CTAB), 1 mM HAuCl4, 4 mM AgNO3, 64 mM L (+) hazırlamak-askorbik asit ve 6 mM NaBH4. NaBH4 dağıtılması ve 4 ° C'de bir buzdolabında tutmak için soğuk su (4 ° C) kullanın Askorbik asit çözüm taze hazırlanmış gerekir. Dikkat: CTAB cilt teması (tahriş edici), göz teması (tahriş edici), sindirim ve inhalasyon durumunda zararlıdır. Uygun koruyucu giysi giyin. Yetersiz havalandırma durumunda uygun solunum cihazı tak. NaBH4 cilt teması (tahriş edici), göz teması (tahriş edici), sindirim ve inhalasyon durumunda son derece zararlıdır. Splash gözlük, önlük, eldiven ve buharı ve toz solunum giymek. Bir gaz maskesi onaylı/sertifikalı veya eşdeğer kullandığınızdan emin olun.</li>
	<li>Au tohum hazırlayın.<ol>
<li>CTAB (0.2 M), 250 µL ultrasaf su ve 250 µL HAuCl4 (1 mM) 500 µL bir cam şişe ekleyin. 5 min için oda sıcaklığında 450 rpm'de karıştırın.</li>
		<li>1200 rpm karıştırma oranı artırmak. Çözümün soğuk NaBH4 (6 mM, 4 ° C) 100 µL ekleyin. 2 dakika sonra karıştırma durdurmak ve bir su banyosu için kullanmadan önce 30 dk 30 ° C'de çözümde kuluçkaya.</li>
	</ol>
</li>
	<li>AuNRs hazırlayın.<ol>
<li>0.55 g CTAB ve 15 mL sıcak su (60-65 ° C) 2,6-dihidroksibenzoik asit 0,037 g bir yuvarlak alt şişeye geçiyoruz. Çözüm ile 30 ° C arasında sakin, AgNO3 (4 mM) 600 µL ekleyin ve 450 devirde 2 dakika karıştırın. O zaman, 30 ° C'de çözüm 15dk için rahatsız bekletin</li>
		<li>HAuCl4 (1 mM) 15 mL ekleyin ve 15 dk. Ekle 120 µL m (+) için 450 rpm'de karıştırın-askorbik asit (64 mM), o zaman, hemen, 30 s. Ekle 12 µL Au tohum için 1200 rpm karıştırın ve 30 için 1200 rpm karıştırmaya devam s.</li>
		<li>Bir su banyosu için 18 h 30 ° C'de çözümde kuluçkaya. Çözüm rahatsız değil ve bir kap şişeye kapatmak için kullanın.</li>
		<li>Santrifüj tüpleri ve 12 dk 20 ° C'de için 9.500 x g , santrifüj sonuç çözüm transfer Süpernatant atmak, pelet ultrasaf su 20 ml dağıtmak ve adım daha aralıklarla gerçekleştirmek.</li>
		<li>3 mL distile su içinde son Pelet dağıtmak. AuNRs konsantrasyonu için boyuna plasmon rezonans tükenme katsayısı kullanarak UV-VIS emme ölçüm üzerinden tahmin ediyoruz. Geçersiz kalma katsayısı AuNR şekil parametreleri41kullanarak tahmin edilebilir. AuNRs daha fazla kullanım için 4 ° C'de depolayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. altın nanorods functionalization tek iplikçikli DNA ile
Not: Önceki edebiyat42uyarlanmıştır sözde düşük pH rota takip protokolü ile tek iplikçikli DNA (ssDNA), AuNR functionalization için bu bölümde açıklanmaktadır. DNA ile kaplı AuNRs Santrifüjü tarafından saf; Alternatif olarak, arıtma özel Jel Elektroforez kullanılarak gerçekleştirilebilir.
<ol><li>20 µL thiol functionalized polyT DNA iplikçiklerinin (1 mM) ile taze hazırlanmış, 20 µL kuluçkaya tris(2-carboxyethyl) fosfamin hidroklorür (TCEP, 14 mM) disülfür bağları azaltmak 1 h için. Not: Thiol grupları formu AuNRs ile Tahvil ve çok fazla veya çok az baz çifti bir arıza veya kararsız derleme açabilir origami polyA10 saplı polyT sıra hybridizes. Dikkat: TCEP şiddetli cilt yanıkları ve göz zarar neden olabilir. Koruyucu eldiven/koruyucu giyim/göz koruma/yüz koruma giymek.</li>
	<li>AuNRs Mix 150 µL (10 nM) ve 40 µL TCEP tedavi thiol-DNA (0.5 mM). % 1 Sodyum Lauryl Sülfat (SDS) % 0.05 son SDS konsantrasyon ulaşmak için AuNR ekleyin. PH 2.5-3 ~ 1 µL HCL (1 M) ile ayarlayın.</li>
	<li>2s için 70 devir / dakikada sallayarak süre kuluçkaya. Not: AuNR DNA oranı 1:5, 000-15000, çubuklar büyüklüğüne bağlı olarak sırasına göre olmalıdır. AuNRs için (70 nm x 30 nm) hazırlanan aşağıdaki thiol-DNA, 4, 13.000 aşırı bölümünde açıklanan Protokolü önerilir.</li>
	<li>Son bir NaCl concertation 0.5 m ulaşmak ve 70 devir / dakikada sallayarak süre oda sıcaklığında 4 h için kuluçkaya NaCl ekleyin. Not: Bu adımda bir renk değişimi başarısız DNA functionalization gösterebilir.</li>
	<li>Gecede kuluçkaya ve pH TBE tampon (10 x) ile ~8.5 için ayarlayın.</li>
	<li>DNA-AuNRs 4 yıkama örnekleri arabellek yıkama 1 mL ile karıştırma tarafından x (%0,5 0,1 SDS ile x TBE) ve 30 dk. 7000 x g de süpernatant kaldırmak ve DNA AuNRs kalan sıvı (~ 40 µL) resuspend santrifüj. DNA-AuNRs konsantrasyonu bir UV-VIS emme ölçüm üzerinden 4.4.5 adımda anlatıldığı gibi tahmin ediyoruz. Not: Çözüm biraz 'bulutlu' adımlar 5,3 5,4 CTAB değiştirme nedeniyle AuNRs yüzey thiol-DNA tarafından haline gelebilir. Çözüm ~ 35 ° C'ye kadar 5 min için ısınma üzerine açık olmak.</li>
</ol>6. altın nanorods DNA origami şablonları Meclisi
<ol><li>MgCl2 saf DNA-AuNRs, 10 mM son bir konsantrasyon için çözüm ekleyin. Saf DNA-AuNRs ve origami 10:1 oranı için karıştırın. Not: Ürün verim43daha düşük bir oranı düşebilir.</li>
	<li>Bir mikser 40 ° C sıcaklık denetiminden 20 ° c ile karışımı 400 rpm, aşağıdaki Tablo 2' deki yordamı sallayarak süre tavlamak. Not: CD karakterizasyonu için örnek sonra bu adımı daha fazla arıtma olmadan ölçülebilir.</li>
	<li>Son origami-AuNR yapıları arındırmak için % 0.7 özel Jel Elektroforez (80 V 3,5 h) kullanın.</li>
	<li>Beyaz bir ışık transilluminator görüntüleme için kullanın. Ürün grubu (origami-AuNR dimer) kesme (şekil 3), bir parafilm jel şut ve sıvı ayıklayın. Pipet sıvı santrifüj filtre ünitesi ve 3000 x g 5 dakika süreyle spin içine çözümde origami-AuNRs Resuspend. Yaklaşık % 50 jel gelen kurtarma verimidir.</li>
	<li>UV-VIS emme ölçüm origami-AuNR yapılardan konsantrasyonu 4.4.5 adımda anlatıldığı gibi tahmin ediyoruz.</li>
</ol>7. iletim elektron mikroskobu görüntüleme
Not: Bu uranyl Format (UFo) protokolü boyama önceki edebiyat44uyarlanmıştır.
<ol><li>Mix 200 µL UFo çözüm (%0,75) ve 1 µL NaOH (5 M) ve girdap hemen 2-3 dakika süreyle santrifüj kapasitesi 14.000 x gde 3-4 dk için leke çözüm. Leke (örneğin, bu alüminyum folyo sarma tarafından) ışık pozlama korumak. Dikkat: UFo inhale veya yuttu ve göz tahrişine neden olabilir zehirli. Kısa maruz kalma veya düşük kirliliği durumunda, bir solunum filtre aygıtı kullanın. Kurslarımız yoğunlaştırılmış ya da daha uzun pozlama söz konusu olduğunda, kendi kendine yeten bir solunum koruma cihazı kullanın. Eldiven giymek. Eldiven malzeme geçirimsiz ve UFo ve çözümleri için dayanıklı olmalı. Sıkı kapalı giyim gözlük.</li>
	<li>Parlaklık-karbon/formvar-kaplı TEM Izgaralar 6 için deşarj s hydrophilicity artırmak ve yapıları yapışmasını teşvik sadece kullanmadan önce. 5 µL örnek damla TEM ızgara üzerinde pipet, 5-8 dk için kuluçkaya ve filtre kağıdı kılavuz kenarıyla hafifçe dokunarak açılır kaldırın.</li>
	<li>Bir damla büyük (~ 20 µL) ve küçük (~ 10 µL) bir parafilm üzerinde leke çözümün pipet. Kılavuz küçük leke çözüm teslimi koymak ve hemen filtre kağıdı kılavuz kenarıyla dokunarak kuru. O zaman, üstünde belgili tanımlık büyük leke çözüm damla 30 koymak s.</li>
	<li>Sıvı çizgilerini kılavuz kenarıyla filtre kağıdı dokunarak kaldırın. Kılavuz kılavuz tutucuya yerleştirin. En az 10 dk kurumaya kılavuz için bekleyin.</li>
	<li>Origami (şekil 4), AuNRs (şekil 5) ve origami-AuNRs (şekil 6) tarafından TEM örnekleri karakterize.</li>
</ol>8. dairesel dichroism ölçüm
<ol><li>N2 20 dk için CD Spektrometre temizle. Not: Çoğu CD Spektrometreler, N2 lamba ateşleme önce tasfiye gerektirir. CD Spektrometre el kitabına bakın.</li>
	<li>Bant genişliği, tarama aralığı ve satın alma adım ayarlayın. Not: AuNRs boyutuna bağlıdır AuNRs optik özelliklerini tarama aralığı bağlıdır.</li>
	<li>Ölçü birimi ile arabellek boş CD.</li>
	<li>Origami-AuNR örnekleri (Şekil 7) CD spectra ölçmek. Not: Quart veya cam cuvettes CD ölçüm için kullanın. Plastik cuvettes CD spektroskopisi için uygun. Ayrıca, çoğu CD Spektrometreler emme ve CD verilerini aynı anda satın izin ver.</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

İletişim kuralı tüm iş akışını tasarım, montaj, arıtma ve DNA origami tabanlı kiral derlemelerini AuNRs karakterizasyonu ve tanıttı. İletişim kuralında kullanılan DNA origami şablonları uyaranlara duyarlı derlemeler imalatı için özellikle uygundur. Yanıt türleri ve functionalizes origami şablonu (şekil 1B)24,25,26,31kiral durumunu tanımlamak kilit iplikçikler halinde dahil edilebilir. Statik derlemeler için daha basit blok şeklinde şablonlar çoğu kez yeterli14,45,46,47.
DNA origami dayalı yaklaşım Plazmonik nanostructure imalatı için DNA origami tekniği48sınırlamaları devralır. Origami şablonları boyutunu genellikle iskele strand boyutuyla sınırlıdır. DNA yapıları kararlılığını hukuk-tuz koşullar altında azalır. Sentetik Elyaf maliyeti oldukça yüksek kalır ayrılmaktadır. Ancak, yapısal DNA nanoteknoloji alanında son gelişmeler makarna bu sınırlamalar49,50,51,52,53,54 üstesinden bekleniyor , 55.
AuNRs34,35,36,37kiral derlemeler oluşturmak için diğer moleküler tabanlı yaklaşımlara göre DNA Origamisi kayma duyarlık ve programlama yüksek düzeyde sağlar.
Kiral derlemeler güvenilir ve tekrarlanabilir optik yanıt ulaşmak için kalite ve optik özellikleri ticari ürünlerin toplu işlemleri arasında değişebilir bu yana AuNR sentez40, protokollerde adapte kesinlikle öneririz. Ek tavlama (6.2) kez AuNRs doğru eki DNA origami şablonlarına (şekil 6) sağlamak için çok önemli bir adımdır.
Son olarak, burada açıklanan protokol kiral derlemeler için sınırlı değildir. DNA Origamisi karmaşık Plazmonik nanoyapıların9,10imalatı için çok esnek bir platform sağlar.

DNA taşınımı, DNA Origamisi özellikle yaygın molekülleri ve diğer Nano bileşenler (örneğin, proteinler ve nano tanecikleri [NPs]), düzenlemek için nanometre hassasiyetle neredeyse rasgele geometrileri1,2 ' ye kullanılmıştır , 3 , 4 , 5. yeni optik özellikleri6,7,8, ile Plazmonik yapıların imalatı bir yüksek verimli ve doğruluk ile metal NPs DNA origami şablonları düzenlemek için yeteneği sağlar 9 , 10. DNA origami tekniği gerçekten üç boyutlu mimarileri11,12,13, gerektiren kiral Plazmonik yapıları oluşturmak için özellikle yararlı 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20.
Bu iletişim kuralı, AuNRs DNA origami şablonu esas alan kiral derlemelerinin imalatı işlemlerinin ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. Tasarım21 için kullanılan yazılım ve sezgisel ve serbestçe kullanılabilir DNA origami yapısı tahmin22,23 ' tür. Origami imalat ve AuNR sentezi ortak Biyokimya laboratuvar cihazı (örneğin, thermocyclers, Jel Elektroforez, sıcak tabak, santrifüjler) kullanın. Yapıları standart TEM ve CD Spektroskopi kullanarak karakterizedir.
Yukarıdan aşağıya yöntemleri (örneğin, elektron ışını litografi) ile benzer Plazmonik nanoyapıların imalatı oldukça karmaşık ve pahalı ekipman gerektirir. Buna ek olarak, DNA origami şablonları yapısal reconfigurability Plazmonik derlemeler24,25,26,27,28,29 dahil imkanı sağlar litografi teknikleri ile fabrikasyon yapıları için son derece zor olan ,30,31,32,33,. Diğer moleküler tabanlı yaklaşımlar34,35,36,37için karşılaştırıldığında, DNA origami tabanlı imalat kayma duyarlık ve programlama yüksek düzeyde sağlar.

<table><tbody><tr><td>2,6-Dihidroksibenzoik asit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D109606-25</td><td>%98+</td></tr><tr><td>AgNO3</td><td>Alfa Aesar</td><td>AA1141414</td><td>%99,90</td></tr> <tr><td>Mavi ışık aydınlatıcı&nbsp;</td><td>Nippon Genetics</td><td>FG-06</td><td>FastGene LED Transilluminator</td></tr><tr><td>Bromofenol Blue</td><td>Acros Organics</td><td>403160050</td><td>Agaroz jel ve nbsp yükleme tamponu için</td></tr><tr><td>Santrifüj filtre üniteleri</td><td>Merck Millipore</td><td>42600</td> agaroz Chirascan CD <td>spektrometresinden DNA ekstraksiyonu</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Uygulamalı Fotofizik</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Küveti&nbsp;</td><td>Cehennem&nbsp;</td><td>105-202-85-40</td><td>Kuvars SUPRASIL</td></tr><tr><td>DNA lobind tüpleri</td><td>Eppendorf</td><td>30108051</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Biyospektrometresi&nbsp;</td><td>Eppendorf</td><td>6135000904</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf ThermoMixer C</td><td>Eppendorf</td><td>5382000015</td><td></td></tr><tr><td>Ficoll 400</td><td>Thermo Fisher Scientific&nbsp;</td><td>BP525-10</td><td>Polisakaroz 400 (Agaroz jel ve nbsp yükleme tamponu için)</td></tr> <tr><td>Jel elektroforez setleri</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Gel görüntüleyici</td><td>Bio-Rad</td><td></td><td>Gel Doc XR + Sistemi&nbsp;</td></tr><tr><td>HAuCl4&bull; 3H2O</td><td>Alfa Aesar</td><td>AA3640006</td><td>%99,99</td></tr> <tr><td>HCl&nbsp;</td><td>Scharlau</td><td>AC07441000</td><td>1M</td></tr><tr><td>Hekzadesiltrimetilamonyum bromür (CTAB)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>H9151-100</td><td>BioXtra, 98 +%</td></tr> <tr><td>L (+) - askorbik asit</td><td>Acros Organics</td><td>401471000</td><td>99 +%</td></tr> <tr><td>M13p7560 iskele iplikçik</td><td>Tilibit nanosystems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MgCl 2 ve boğa; 6H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2670-500</td><td>BioXtra, %99+</td></tr><tr><td>NaBH4</td><td>Acros Organics</td><td>200050250</td><td>%99</td></tr> <tr><td>NaCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7653-500</td><td>BioXtra, %99.5+</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8045-500</td><td>BioXtra, %98+%</td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7668-1EA</td><td>PARAFILM M</td></tr><tr><td>PBS tamponu (10X)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>BP3991</td><td>Moleküler Biyoloji</td></tr><tr><td>ProFlex PCR Sistemi</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>4484073</td><td></td></tr><tr><td>Sodyum dodesil sülfat (SDS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>74255-250</td><td>99+%</td></tr><tr><td>Zımba telleri</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sybr Safe</td><td>Invitrogen&nbsp;</td><td>S33102</td><td>DNA lekesi için</td></tr><tr><td>TBE tamponu (10X)</td><td>Invitrogen</td><td>15581-044</td><td>Moleküler Biyoloji</td></tr><tr><td>TE tamponu (10X)</td><td>Thermo Fisher Bilimsel</td><td>BP24771</td><td>Moleküler Biyoloji</td></tr><tr><td>TEM</td><td>FEI FEI</td><td></td><td>Tecnai F12</td></tr><tr><td>Tiyol işlevselleştirilmiş&nbsp; ssDNA&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td>Biomers.net</tr><tr><td>Tris(2-karboksietil)fosfin hidroklorür (TCEP-HCl)</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>PI20491</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure Agaroz</td><td>Invitrogen&nbsp;</td><td>16500-100</td><td></td></tr><tr><td>Ultra saf su (Tip 1)</td><td></td><td></td><td>Milli-Q Direct 8 sistemi</td></tr><tr><td>Uranil Format</td><td>Tebu-bio</td><td>24762-1</td><td></td></tr><tr><td>Beyaz ışık transilluminatörü</td><td>UVP</td><td>TW-26</td><td></td></tr></tbody></table>

altın nanorods bütünleştirilmiş koda kiral plazmonik metamolecules dna origami şablonlarını kullanma

Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates

DNA origami yapıları içsel adreslenebilirliği onları metal nano tanecikleri düzenleme içine karmaşık Plazmonik taşınımı için ideal Şablonlar yapar. Kayma hassas bir DNA origami şablonu esas alan derleme bireysel parçacıkların Plazmonik rezonanslar arasında bağlantı kontrol sağlar ve inşa nanoyapıların optik özelliklerini terzilik sağlar. Son zamanlarda, kiral Plazmonik sistemleri Plazmonik derlemeler kayma yapılandırmasını ve optik yanıtlarını (örneğin, dairesel dichroism [CD]) arasında güçlü bir korelasyon nedeniyle ilgi çok çekti. Bu protokol için DNA origami tabanlı kiral derlemelerini altın nanorods (AuNRs) üretimi için tüm iş akışı açıklanmaktadır. Protokol tasarım ilkeleri ve DNA origami şablonları imalatı, AuNRs sentezi ve origami-AuNR yapıların montajı için deneysel yöntemleri ayrıntılı bir açıklaması vardır. Buna ek olarak, iletim elektron mikroskobu (TEM) ve CD Spektroskopi kullanarak yapılar karakterizasyonu birlikte gelir. Açıklanan protokol kiral yapılandırmaları için sınırlı değildir ve çeşitli Plazmonik mimarileri yapımı için adapte edilebilir.

DNA origami şablonları, AuNRs ve son origami-AuNR derlemeler TEM görüntülerini şekil 4, şekil 5ve şekil 6A, sırasıyla görüntülenir. TEM ızgaralara onların bağlama tercihi nedeniyle origami-AuNR derlemeler genellikle paralel origami demetleri ve çubuklar (şekil 6A) görülmektedir. Termal tavlama AuNRs doğru hizalama origami şablonları (şekil 6A, B) için gereklidir. Protokol AuNRs derlemeye kiral metamolecules güçlü Plazmonik CD yanıt (Şekil 7) ile yüksek verim sağlar.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>Sıcaklık (° C)</td>
			<td>Zaman</td>
		</tr>
<tr>
<td>80</td>
			<td>15 dk</td>
		</tr>
<tr>
<td>79 - 71</td>
			<td>1 ° C/1 dk</td>
		</tr>
<tr>
<td>70 - 66</td>
			<td>1 ° C/5 dk</td>
		</tr>
<tr>
<td>65 - 60</td>
			<td>1 ° C/30 dk</td>
		</tr>
<tr>
<td>59 - 37</td>
			<td>1 ° C/60 dk</td>
		</tr>
<tr>
<td>36 - 30</td>
			<td>1 ° C/15 dk</td>
		</tr>
<tr>
<td>29 - 20</td>
			<td>1 ° C/5 dk</td>
		</tr>
<tr>
<td>20</td>
			<td>Basılı tutun</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: Sıcaklık ve termal DNA origami Şablonlar / tavlama için oranları.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>Sıcaklık (° C)</td>
			<td>Süresi (dk)</td>
		</tr>
<tr>
<td>40</td>
			<td>130</td>
		</tr>
<tr>
<td>36</td>
			<td>180</td>
		</tr>
<tr>
<td>32</td>
			<td>180</td>
		</tr>
<tr>
<td>22</td>
			<td>Basılı tutun</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 2: sıcaklık ve AuNRs ve DNA origami Şablonlar / tavlama için holding kez. Adımları arasında soğutma hızı 0.1 ° C/dak ayarlanır. DNA origami-AuNR örnekleri 400 devir / dakikada sallayarak süre komplementer.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig1.jpg"> Resim 1 : DNA origami şablonu esas alan kiral metamolecules tasarımını. Altın nanorods (AuNRs) istenen göreli kayma düzenlenmesi ve DNA origami şablon uygun bir şekil(a)tanımlayın. (B) AuNRs (DAuNR, LAuNR) ve origami şablonu (Worigami, Lorigami, Θ) yapısal parametrelerini tahmin etmek. Daha fazla değişiklik ihtiyacınız zımba yaklaşık konumunu bulun. (C) tasarım DNA origami şablonları kullanarak caDNAno. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig2.jpg"> Resim 2 : Özel Jel Elektroforez origami. (A)arıtma % 1 özel Jel Elektroforez için 2 h 80 (B) karakterizasyonu V. V. 80 4 h için % 2 özel Jel Elektroforez ile ile <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig3.jpg"> Şekil 3 : Özel Jel Elektroforez arıtma origami-AuNRs. Jel (% 0,7) 3.5 h için 80 V için aşağıdaki derleme yordamı olan/olmayan yordam tavlama örnekleri (10:1 DNA-AuNRs-origami oranı) ve farklı DNA-AuNR-origami döner sermayeyle (20:1, 5:1) hazırlanan örnekleri, çalıştırıldı. Grup 1, 2 ve 3 örneklerinde TEM görüntü için bkz: şekil 6. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig4.jpg"> Şekil 4 : DNA origami şablonları görüntüsünü temsilcisi TEM. Origami yapı iskele strand tarafından birbirine bağlı iki 14-helix demetleri (80 nm x 16 nm x 8 nm) oluşur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig5.jpg"> Şekil 5 : AuNRs görüntüsünü temsilcisi TEM. Sentezlenmiş AuNRs ortalama boyutları 70 x 30 yaşın nm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig6.jpg"> Şekil 6 : Origami-AuNR derlemeler görüntülerini TEM. (A)AuNR dimer (Grup 1 Şekil3) tavlama sonra origami üzerinde. (B) AuNR dimer üzerinde origami olmadan tavlama (grupta 2 şekil 3). (C) Origami-AuNR toplar ( şekil 3' te 3 band). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig7.jpg"> Şekil 7 : CD spectra origami-AuNR derlemeler. Kapalı yapıları (sağ elini kullanan bir yapılandırmayla 50 ° arasında iki origami demetleri içine kilit lifler tarafından sabit origami şablonları) CD spectra ve açık yapısı (origami şablonları kilit iplikçikleri olmadan). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

DNA origami tabanlı Meclisi altın nanorods kiral Plazmonik metamolecules güçlü chiroptical yanıt ile içine detaylı Protokolü açıklar. Protokol kiral yapılandırmaları için sınırlı değildir ve kolayca çeşitli Plazmonik mimarileri imalatı için adapte edilebilir.

Altın Nanorods bütünleştirilmiş koda kiral Plazmonik Metamolecules DNA Origami şablonlarını kullanma

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic ...

Bu yöntem güçlü chiroptical tepkiler ile üç boyutlu chiral plazmonik montajları imalatı sağlar. Bu yaklaşımın en büyük avantajı, serbestçe kullanılabilen yazılım araçları ve ortak biyokimya laboratuvar ekipmanları kullanılarak karmaşık metal nanoyapıların üretilmesini sağlamasıdır. Prosedürü gösteren Yike Huang yüksek lisans öğrencisi ve Minh-Kha Nguyen benim laboratuvar dan bir postdoc olacaktır.DNA origami şablonu tasarlamak için caDNAno'u kullanın. İskeleyi şablonun istenilen şekline göre zımba iplikçiklerinde yönlendirin. Sonra sıra aracıtıklayarak zımba iplikçik dizileri oluşturun.Boya aletine tıklayın ve daha fazla değişiklik gerektiren zımba iplikçiklerini işaretleyin. DNA zımba dizilerini bir CSV dosyasına aktarmak için dışa aktarma aracını tıklatın. Ardından CSV dosyasını elektronik tablo uygulamasına aktarın.Altın nanorod montaj için tutamaç olarak kullanılmak üzere zımba sonunda bir poliadenin dizisi ekleyin. Tasarlanmış kilit sitelerindeki zımba iplikçiklerini kilit dizileri ile değiştirin. Eşit miktarda konsantrasyon normalleştirilmiş elyaf oligonükleotidleri karıştırarak, tutamaçları ve kilitleri olan iplikler de dahil olmak üzere elyaf iplikçiklerinin çalışan bir stoğunu hazırlayın.Daha sonra metin protokolünde ayrıntılı olarak origami karışımı nı hazırlayın. Karışımı termocycler'da 80 dereceden 20 santigrat dereceye kadar karıştırın. %1'lik bir jel için, karışımı mikrodalga fırında ısıtarak 100 mililitre TBE'de bir gram agarose çözün.Leke özelliklerine göre 10 mikrolitre 10, 000X DNA lekesi ekleyin. Ekstraksiyon aşamasında UV ışığına maruz kalma en aza indirmek için mavi uyarma altında görselleştirilebilir bir DNA lekesi kullanın. Jel döküm ve oda sıcaklığında 30 dakika kuluçka.Sonra bir buzlu su banyosu jel kutusu yerleştirin. Origami örneklerine yükleme tamponu ekleyin ve numuneleri kullanılan koniye göre uygun bir hacimle kuyulara yükleyin. Elektroforezi 80 voltta iki saat çalıştırın.Jel görüntüleyici ile jel görüntü. Bantları görselleştirmek ve origami bandını kesmek için mavi ışık transilluminator kullanın. Sonra parafilm üzerinde jel şut ve sıvı ayıklayın.Geri kazanım verimi yaklaşık% 40 Pipet bir santrifüj filtre ünitesi içine sıvı ve beş dakika için 3.000 kez G spin. Origami çözeltisinin emilimini UV görünür spektrometre ile 260 nanometrede ölçün. Altın nanorods hazırlamak için, yuvarlak bir alt şişesıcak su 15 mililitre içinde CTAB ve 2, 6-Dihidroksibenzoik asit 0,55 gram çözünür.Çözeltiyi 30 santigrat dereceye kadar soğuttuktan sonra, 4milimolar gümüş nitrat600 mikrolitre ekleyin ve iki dakika boyunca 450 RPM'de karıştırın. Çözeltiyi 30 derecede 15 dakika boyunca bozulmadan bekletin. Daha sonra çözeltiye 15 mililitre mililitre bir milimolar hidrojen tetrakloroaurate ekleyin ve 450 RPM'de 15 dakika karıştırın.Ayrıca, 64 milimolar L-askorbik asit 120 mikrolitre ekleyin ve hemen 30 saniye boyunca 1, 200 RPM karıştırın. Şimdi, altın tohumları 12 mikrolitre ekleyin ve 30 saniye boyunca 1, 200 RPM karıştırma tutar. Çözeltiyi 30 derecede bir su banyosunda 18 saat kuluçkaya yatırın.Çözeltiyi rahatsız etmeyin ve şişeyi kapatmak için bir kapak kullanın. Sonuç çözeltisini 9, 500 kez G'de 20 santigrat derecede 12 dakika boyunca santrifüj tüplerine ve santrifüjlere aktarın. Supernatant atın ve ultra saf su 20 mililitre pelet dağıtmak.Bir santrifüj adımı daha atın ve son peleti üç mililitre distile suya dağıtın. Uzunlamasına plazmon rezonansı için yok olma katsayısını kullanarak UV görünür emilim ölçümünden altın nanorodların konsantrasyonu tahmin edin. Mix 150 mikrolitre 10 nanomolar altın nanorods ve 0.5 milimolar TCEP 40 mikrolitre tiyol DNA tedavi.Altın nanorod çözeltisine %0,05'lik son SDS konsantrasyonuna ulaşılına kadar %1 SDS ekleyin. PH'ı 2,5 ile 3 arasında, bir molar HCL'nin yaklaşık bir mikrolitresine ayarlayın. 70 RPM'de sallayarak iki saat kuluçkaya yat.70 RPM sallayarak oda sıcaklığında dört saat boyunca 0,5 molar ve kuluçka son sodyum klorür konsantrasyonu ulaşmak için sodyum klorür ekleyin. Daha sonra PH'ı 10X TBE tamponu yla yaklaşık 8,5'e ayarlayın ve gece boyunca kuluçkaya yatırın. DNA altın nanorods yıkama bir mililitre yıkama tampon ve santrifüj ile karıştırarak 7,000 kez G 30 dakika.Supernatant çıkarın ve kalan sıvı DNA altın nanorods resuspend. Daha önce olduğu gibi BIR UV görünür emilim ölçümü DNA altın nanorods konsantrasyonu tahmin edin. 10 milimolar son konsantrasyonuna saf DNA altın nanorods çözeltisine magnezyum klorür ekleyin.Saflaştırılmış DNA altın nanorods ve origami 10-1 oranında karıştırın ve 400 RPM sallayarak sırasında 40 santigrat derece 20 santigrat derece bir sıcaklık kontrolü ile bir mikser karışımı verim. Son origami altın nanorod yapıları arındırmak için% 0.7 agarose jel elektroforez kullanın. TEM görüntüleme için 200 mikrolitre %0.75 uranyl formate çözeltisi ve 1 mikrolitre beş molar sodyum hidroksit karıştırın.Girdap hemen 2-3 dakika. Leke çözeltisini 14,000 kez G.Then'de 3-4 dakika santrifüj edin, alüminyum folyoya sararak lekeyi ışığa maruz kalmaktan koruyun. Metin protokolünde açıklandığı gibi TEM şebekelerinin hidrofaliliği arttıktan sonra, pipet beş mikrolitre lik numune TEM şebekesine düşer.Beş ila sekiz dakikalık bir kuluçka dan sonra, ızgara kenarı ile hafifçe bir filtre kağıdı dokunarak damla kaldırın. Şimdi, pipet bir büyük damla ve bir parça parafilm üzerinde leke çözeltisi küçük bir damla. Izgaranın kenarına kadar filtre kağıdına dokunarak ızgarayı küçük leke çözeltisinin üzerine bırakın ve hemen kurulayın.Sonra, 30 saniye boyunca büyük leke çözeltisi damla üzerine koyun. Burada gösterilen DNA origami şablonları bir TEM görüntüdür. Origami yapısı iskele iplikçik tarafından birbirine bağlı iki 14 sarkaç demetleri oluşur.Burada altın nanorodların temsili bir TEM görüntüsü gösterilmiştir. Sentezlenmiş altın nanorodların ortalama boyutları 70'e 30 nanometredir. Bu resim, annealing sonra origami altın nanorod dimers gösterir.TEM ızgaralarına bağlanma tercihleri nedeniyle origami altın nanorod montajları genellikle paralel origami demetleri ve çubuklar olarak görülür. Protokol güçlü plazmonik dairesel dichroizm yanıtları ile chiral meta molekülleri içine altın nanorods montaj yüksek verim sağlar. Burada gösterilen kapalı yapıların spektrumları ve açık yapılar dır.Bu teknik, geliştirildikten sonra, araştırmacıların karmaşık kendi kendine monte edilmiş metal nanoyapıların plazmonik optik özelliklerini keşfetmelerinin yolunu açmıştır. Metin protokolünde açıklandığı gibi, bu yöntemde çeşitli tehlikeli kimyasallar kullanılmaktadır. Lütfen malzeme güvenlik veri sayfasını dikkatlice kontrol edin ve gerekli önlemleri alın.

assembly-gold-nanorods-into-chiral-plasmonic-metamolecules-using-dna

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

DNA origami DNA moleküllerinin kendi kendini montaj programlayarak hassas nano nesneler imalatı için güçlü bir yöntemdir. Burada, DNA origami biyolojik ipuçları algılama ve şekli daha sonra istediğiniz bir etkisi geçirilen, kaydırarak cevap verebilen bir robot robot tasarımı için kullanılabilir açıklanmıştır.

DNA Origami bir Bio-duyarlı Robot Tasarımı

Kontrol boyutlarını ile Solüsyonu-suspendable altın nanotüpler bir hidrofobik polimer çekirdek kullanılarak gözenekli anodik alüminyum oksit (AAO) membranları içinde elektrokimyasal depolanması ile sentezlenebilir. Altın nanotüpler ve nanotüp diziler plasmonik Biyoalgılayıcı, yüzey geliştirilmiş Raman spektroskopisi, foto-termal ısıtma, iyonik ve moleküler taşıma, ve arayüz, kataliz ve elektrokimyasal algılama uygulamaları için ümit vericidir.

Şablon Ayarlanabilir IR Absorbans ile plasmonik Altın Nanotüpler Sentez Yönetmen

DNA origamisi, DNA moleküllerinin kendi kendine montajını programlayarak hassas nano ölçekli nesneler üretmek için güçlü bir yöntemdir. Burada, DNA origamisinden biyo-duyarlı bir robotun katlanması, transmisyon elektron mikroskobik görüntüleme (TEM) için saflaştırılması ve negatif boyanması için bir protokol açıklıyoruz.

DNA Origami bir Bio-duyarlı Robot katlanması ve Karakterizasyonu

DNA döşeme, programlanabilir nanoyapılar yapmak için etkili bir yaklaşımdır. Tek sarmallı DNA karolarının kendi kendine bir araya getirilmesiyle karmaşık iki boyutlu şekiller oluşturmak için protokolleri açıklıyoruz.

Tek iplikli DNA Fayans Complex iki boyutlu şekiller Self-montaj

Biz tasarım, simülasyon, ıslak-laboratuvar deneyleri ve analiz için 6 6 kafesleri reconfigurable bir DNA akordeon raf için detaylı iletişim kuralı tanımlamak.

Tasarım ve Reconfigurable DNA akordeon raf sentezi

Bu makale T4 ligasyonu ve küçük dairesel DNA molekülleri tavlama, denaturing sayfa arıtma için detaylı bir protokolü sunar ve yerel sayfa analizi dairesel fayans, montaj ve AFM görüntüleme 1D ve 2D DNA nanoyapıların yanı sıra özel jel sonlu DNA nanoyapıların Elektroforez ve Santrifüjü arıtma.

İstikrarlı DNA motifleri, 1D ve 2D nanoyapıların küçük dairesel DNA molekülleri inşa

Burada, DNA origami nanoyapıların doğal katyonik polisakkarit chitosan ve sentetik doğrusal polyethyleneimine (LPEI) kaplama kullanarak Mg tükenmiş ve nükleaz-zengin medya korunması için bir protokol sunulmuştur.

Gen terapisi Polycation kaplama DNA Origami nanoyapıların korunması için ilham.

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.

Algılama Uygulamaları için İnorganik Yapıların DNA Origami Aracılı Substrat Nanodesenleme

Bu protokol, kolokalize atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve Raman ölçümleri ile birleştirilmiş bir DNA origami nanoanteni (DONA) kullanarak tek moleküllü yüzey geliştirilmiş Raman saçılımı (SERS) ölçümlerini göstermektedir.

Plazmonik DNA Origami Nanoantenleri Tarafından Sağlanan Tek Moleküllü Yüzey Geliştirilmiş Raman Saçılma Ölçümleri

Bu iki boyutlu (2D) öncülerden desenli ve yeniden yapılandırılabilir parçacıkların sentez deneysel olarak açıklanacaktır. Bu metodoloji polyhedra ve mikro ölçekte santimetre arasında değişen uzunluk ölçeklerinde kavrama cihazları dahil olmak üzere, çeşitli şekillerde de parçacıklar oluşturmak için de kullanılabilir.

Origami Inspired Desenli ve Reconfigurable Parçacıkların Self-assembly

Keşfedin DNA origami şablonları kullanarak altın nanorodları kiral plazmonik metamoleküllere monte etme yöntemini. Bu protokol, güçlü kiroptik yanıtlara sahip üç boyutlu yapılar oluşturur ve nanoteknoloji araştırmaları için yenilikçi uygulamalar sunar.

Altın Nanorods bütünleştirilmiş koda kiral Plazmonik Metamolecules DNA Origami şablonlarını kullanma

Daha fazla video keşfet