Algılama Uygulamaları için İnorganik Yapıların DNA Origami Aracılı Substrat Nanodesenleme

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.

Bu protokol, aşağıdan yukarıya dna origami tekniğini yukarıdan aşağıya nanofabrikasyon metotları ile birleştirerek inorganik nanoyapıların farklı yüzeylerde 10 nanometre altı özellik boyutlarına paralel olarak üretilmesine olanak sağlar. Bu teknik, pahalı desenleme yöntemlerine gerek kalmadan, aynı anda, neredeyse herhangi bir şekilde milyarlarca doğru nanoyapı oluşturmak için kullanılabilir. Bu yöntem, yüzey geliştirilmiş Raman spektroskopisi gibi algılama uygulamalarında harnessed olma potansiyeline sahiptir, hem de yeni optik metayüzeyler oluşturmak için.

Bu protokol oldukça basit olmasına rağmen, daha fazla disiplin üretim becerileri gereklidir ve bu nedenle, görsel gösteri çeşitli geçmişlere sahip araştırmacılar için yararlı olacaktır. Petteri Piskunen ile prosedürü gösteren Sofia Julin, bizim laboratuvardan başka bir yüksek lisans öğrencisi olacak. Zımba iplikçiklerinin stoğunu yapmak için, papyon yapısı için gerekli olan tüm oligonükleotidlerin eşit miktarda karıştırın ve 200 mikrolitrelik PCR tüpte 40 mikrolitre lik zımba çözeltisi ve 40 mikrolitre 2,5 X katlanır tampon ile M13 MP18 iskele ipliğini 20 mikrolitre karıştırın.

Daha sonra tabloda belirtildiği gibi 90 ila 27 santigrat derece bir termocycler reaksiyon karışımı anneal. Substrat hazırlamak için, sonication iki dakika boyunca izopropanol bir cam konteyner içine yongaları aktarmadan önce en az 15 dakika boyunca 52 santigrat derece aseton bir cam kap içinde bir safir gofret kesilmiş yaklaşık yedi yedi milimetre cips batırın. Sonication sonunda, izopropanol fişleri kaldırmak için cımbız kullanın ve hemen akış yönüne paralel talaş yüzeyleri ile mümkün olan en yüksek akış azot ile cips kuru.

Amorf silikon tabakasının plazma ile geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi için, kurutulmuş yongaları plazma ile geliştirilmiş kimyasal buhar biriktirme aletine yerleştirin ve amorf silikonun yaklaşık 50 nanometre büyümesi için alet modeline ve kalibrasyona göre biriktirme parametrelerini ayarlayın. Amorf silikon tabakasının oksijen plazma tedavisi için, reaktif iyon gravür aleti içine yongaları yerleştirin ve alet modeli ve kalibrasyon göre oksijen plazma oluşturmak için gravür parametreleri ayarlayın. Sonra oksijen plazma tedavi programı çalıştırın.

Oksijen plazma tedavisi 30 dakika içinde, katlanabilir ve saflaştırılmış DNA origami çözeltisi beş mikrolitre katlama tampon dört mikrolitre ve bir molar magnezyum klorür bir mikrolitre ile karıştırın. Her oksijen plazma ile tedavi çip üzerine DNA origami karışımı 10 mikrolitre dete ve oda sıcaklığında beş dakikalık kuluçka için cips kapağı. Kuluçka sonunda, talaş ların merkezlerine dokunmaktan kaçınArak pipetle suyu birkaç kez durulayarak, 100 mikrolitre distile su ile talaş yüzeylerini yıkayın.

Sadece gösterildiği gibi 2-3 kez daha külleme sonra, hemen azot akışı ile cips kuru. Bir silikon dioksit maskesi büyümek için, distile su 30 mililitre ile silika jel 100 gram karıştırın. Bir kurutucu içine silika jel karışımı yerleştirin ve delikli bir plaka ile jel ayırın.

24 saat sonra, adsord DNA origamisi ile yongaları kurutucudaki delikli platforma yerleştirin ve talaşların bir tarafına 10 mililitre tetraetil ortosilikat içeren bir şişe ve talaşların diğer tarafına %25 amonyum hidroksit içeren 10 mililitrelik bir şişe yerleştirin. Sonra oda sıcaklığında 20 saatlik kuluçka için oda mühür. Kuluçka sonunda, bir silikon dioksit film DNA origami yapıları olmayan alanlarda oluşmuş olacak, DNA origami şekilli delikler icar10 ila 20 nanometre desenli maske oluşturma.

Silikon dioksitin reaktif iyon aşındırması için, talaşları reaktif iyon aşındırma aletine yerleştirin ve silikon dioksit maskesindeki deliklerin altındaki amorf silikon tabakasını ortaya çıkarmak için gravür parametrelerini silikon dioksitin sadece 2-5 manometresine yerleştirin. Doğru parametreler ekipmanın türüne ve belirli kuruluma bağlı olarak, tüm gravür parametreleri seçilen aletler için optimize edilmelidir. Bazı yinelemeler gerekebilir.

Anisotropic silikon dioksit plazma gravür programı çalıştırdıktan sonra, 50 nanometre amorf silikon tabakası ile delmek için gravür parametreleri ayarlayın. Sonra izotropik silikon plazm gravür programı çalıştırın. Fiziksel buhar birikimi için, talaşları fiziksel buhar biriktirme aletinin buharlaşma odasına yükleyin ve yapışkan bir hedef metal seçin.

Hedef malzeme ve kalınlık için kalınlık kontrol programını ayarlayın ve elektron ışınını başlatın, ışını hedefe hizalayın ve saniyede 0,05 nanometre lik bir biriktirme hızına ulaşıncaya kadar ışın akımını artırın. Sonra iki nanometre son kalınlığı ulaşılına kadar buharlaşır. Buharlaşmasonunda, hazneyi havalandırmadan veya işlemi kesintiye uğratmadan ikinci hedef metali seçin ve kalınlığı ayarlayın.

20 nanometre kalınlığa ulaşılAna kadar buharlaşmadan önce saniyede 0,05 nanometre biriktirme hızı elde edilene kadar elektron ışını hedefe hizalayın. DNA origami şeklindeki metal yapı, toplam yüksekliği 22 nanometre olan silikon dioksit maske delikleri ile oluşturulacaktır. Odayı boşalttıktan sonra, örnekleri çıkarın.

Hidroflorik asit kalkışı için numuneleri hidroflorik asit bazlı etchant'a batırın ve numuneleri hafifçe karıştırmak için plastik cımbız kullanın. Silikon dioksit tabakasının tamamen aşınmasını ve metal tabakanın numuneleri çift distile su ve izopropanol ile durulamadan önce ayrılmasını bekleyin. Daha sonra proteinleri gösterildiği gibi azot akışı ile kurulayın.

Kalan amorf silikonun reaktif iyon gravürleri için, talaşları reaktif iyon gravür aletine yerleştirin ve amorf silikonun 50 nanometresinin tamamının çıkarılması yoluyla gravür parametrelerini ayarlayın. Kalan amorf silikon kaldırmak için izotropik amorf silikon plazma gravür programı çalıştırın. Daha sonra reaktif iyon gravür ekipmanından numuneleri çıkarın ve kapalı bir kapta saklayın.

Agarose jel elektroforez ve atomik kuvvet mikroskopisi DNA origami katlama ve polietilen glikol arıtma kalitesini analiz etmek için kullanılabilir. Burada silikon dioksit maskesi büyüme sonrası temsili atomik kuvvet mikroskopi görüntüleri gösterilmiştir. Bu görüntülerde ise son metal nanoyapıların taramalı elektron mikroskobu görülebilir.

Bu grafiklerde, papyon DNA origami ile şablonlu metalik nanoyapıların optik işlevselliği analiz edilmiştir. Silikon dioksit maskesi büyümesi süreç için çok önemlidir ve TEOS'un nemine ve reaktivitesine karşı oldukça hassastır. Bu nedenle, bu parametrelerin tekrarlanabilirlik için dikkatle kontrol edilmelidir.

DNA origami tekniği yüksek sıralı DNA desenleri ile daha da birleştirilirse, görünür dalga boyu aralığında metamalzemelerin ve yüzeylerin üretilmesinin önünü açabilir.