Vergadering van gouden nanostaafjes in chirale Enterprise Metamolecules met behulp van DNA Origami sjablonen

Deze methode maakt het mogelijk om driedimensionale chirale plasmonische samenstellingen met sterke chiroptical reacties. Het belangrijkste voordeel van deze aanpak is dat het mogelijk maakt de vervaardiging van complexe metalen nanostructuren met behulp van vrij beschikbare software tools en gemeenschappelijke biochemie lab apparatuur. Het aantonen van de procedure zal Yike Huang een afgestudeerde student en Minh-Kha Nguyen een postdoc uit mijn laboratorium.

Gebruik caDNAno om een DNA-origamisjabloon te ontwerpen. Route de steiger in nietjes strengen volgens de gewenste vorm van de sjabloon. Genereer vervolgens de nietjestrengsequenties door op het gereedschap Reeksen te klikken.

Klik op het gereedschap Verf en markeer de nietjesstrengen die verdere wijzigingen vereisen. Klik op het gereedschap Exporteren om de DNA-basissequenties naar een CSV-bestand te exporteren. Importeer vervolgens het CSV-bestand in een spreadsheettoepassing.

Voeg een polyadenine sequentie toe aan het einde van de nietjes die gebruikt moeten worden als handgrepen voor gouden nanorod-assemblage. Wijzig de nietjes op de ontworpen vergrendelingssites met vergrendelingsreeksen. Bereid een werkvoorraad van nietjes strengen met inbegrip van strengen met handvatten en sloten door het mengen van gelijke hoeveelheden concentratie genormaliseerde nietje oligonucleotiden.

Bereid vervolgens het origamimengsel zoals beschreven in het tekstprotocol. Anneal het mengsel in de thermocycler van 80 graden tot 20 graden Celsius. Los voor een 1%gel een gram agarose op in 100 milliliter TBE door het mengsel in de magnetron te verwarmen.

Voeg 10 microliter van 10, 000X DNA vlek volgens de vlek specificatie. Om de blootstelling aan UV-licht bij de extractiestap te minimaliseren, gebruikt u een DNA-vlek die kan worden gevisualiseerd onder blauwe excitatie. Giet de gel en uitbroed gedurende 30 minuten op kamertemperatuur.

Plaats vervolgens de geldoos in een ijswaterbad. Voeg laadbuffer toe aan de origamimonsters en laad de monsters in de putten met een goed volume volgens de gebruikte kegel. Voer de elektroforese twee uur uit op 80 volt.

Beeld de gel met de gel imager. Gebruik een blauw licht transilluminator om de banden te visualiseren en snijd de origami band. Smash de gel op parafilm en extract van de vloeistof.

De herstelopbrengst is ongeveer 40%Pipette de vloeistof in een centrifugaal filter eenheid en spin op 3,000 keer G gedurende vijf minuten. Meet de absorptie van de origamioplossing op 260 nanometer met een UV-zichtbare spectrometer. Los 0,55 gram CTAB en 0,037 gram 2, 6-dihydroxybenzoëzuur op in 15 milliliter warm water in een ronde bodemkolf.

Na het afkoelen van de oplossing tot 30 graden Celsius, voeg 600 microliter van vier millimolar zilvernitraat toe en roer twee minuten bij 450 RPM. Laat de oplossing 15 minuten ongestoord bij 30 graden Celsius. Voeg vervolgens 15 milliliter van een millimolar waterstof tetrachloroauraat aan de oplossing en roer op 450 RPM gedurende 15 minuten.

Voeg ook 120 microliter van 64 millimolar L-ascorbinezuur toe en roer onmiddellijk op 1, 200 RPM gedurende 30 seconden. Voeg nu 12 microliter goudzaden toe en blijf 30 seconden roeren bij 1,200 rpm. Broed de oplossing in een waterbad op 30 graden Celsius gedurende 18 uur.

Verstoor de oplossing niet en gebruik een dop om de kolf te sluiten. Breng de resulterende oplossing over naar centrifugebuizen en centrifuge op 9, 500 keer G gedurende 12 minuten bij 20 graden Celsius. Gooi de supernatant weg en verdeel de pellet in 20 milliliter ultra zuiver water.

Voer nog een centrifugatiestap uit en verdeel vervolgens de uiteindelijke pellet in drie milliliter gedestilleerd water. Schat de concentratie van gouden nanorods van een UV zichtbare absorptiemeting met behulp van de extinctiecoëfficiënt voor de longitudinale plasmonresonantie. Meng 150 microliter van 10 nanomolar goud nanorods en 40 microliter van 0,5 millimolar TCEP behandeld thiol DNA.

Voeg 1%SDS toe aan de gouden nanorod-oplossing totdat een uiteindelijke SDS-concentratie van 0,05% is bereikt. Pas de PH aan tussen 2,5 en drie met ongeveer één microliter van één molaire HCL. Incubeer gedurende twee uur tijdens het schudden op 70 RPM.

Voeg natriumchloride toe om een laatste natriumchlorideconcentratie van 0,5 molair te bereiken en vier uur lang bij kamertemperatuur uit te broeden terwijl u schudt bij 70 RPM. Pas vervolgens de PH aan op ongeveer 8,5 met 10X TBE-buffer en incubeer ‘s nachts. Was de DNA-goud nanorods vier keer door het mengen van de monsters met een milliliter wasbuffer en centrifuge op 7,000 keer G gedurende 30 minuten.

Verwijder de supernatant en resuspend de DNA-goud nanorods in de resterende vloeistof. Schat de concentratie van DNA-goud nanorods van een UV-zichtbare absorptiemeting als voorheen. Voeg magnesiumchloride toe aan de oplossing van gezuiverde DNA-goudnanorods tot een uiteindelijke concentratie van 10 millimolar.

Meng de gezuiverde DNA-goud nanorods en origami tot een verhouding van 10 tegen één en geef het mengsel in een mixer met een temperatuurregeling van 40 graden Celsius tot 20 graden Celsius terwijl het schudden bij 400 RPM. Gebruik 0,7%agarose gel elektroforese om de uiteindelijke origami gouden nanorod structuren te zuiveren. Voor TEM-beeldvorming, meng 200 microliter van 0,75%uranyl formate oplossing en 1 microliter van vijf molaire natriumhydroxide.

Vortex onmiddellijk voor twee tot drie minuten. Centrifuge de vlek oplossing voor drie tot vier minuten op 14.000 keer G.Then, de vlek te beschermen tegen blootstelling aan licht door het te verpakken in aluminiumfolie. Na het verhogen van de hydrofaliciteit van de TEM-rasters zoals beschreven in het tekstprotocol, druppelen er vijf microlitermonsterdruppels op het TEM-raster.

Na een incubatie van vijf tot acht minuten, verwijder de druppel door voorzichtig aanraken van een filter papier met de rand van het raster. Nu, pipet een grote druppel en een kleine druppel van de vlek oplossing op een stuk parafilm. Zet het rooster op de kleine vlek oplossing vallen en onmiddellijk drogen door het aanraken van het filter papier met de rand van het rooster.

Dan, zet het op de grote vlek oplossing drop voor 30 seconden. Hier wordt een TEM-afbeelding van DNA-origami-sjablonen weergegeven. De origamistructuur bestaat uit twee 14 helixbundels die door de steigerstreng met elkaar verbonden zijn.

Hier wordt een representatief TEM-beeld van gouden nanorods getoond. De gemiddelde afmetingen van gesynthetiseerde gouden nanorods zijn 70 bij 30 nanometer. Dit beeld toont gouden nanorod dimers op origami na het gloeien.

Vanwege hun bindende voorkeur voor TEM-rasters, origami gouden nanorod assemblages worden meestal gezien als parallelle origami bundels en staven. Het protocol maakt hoge opbrengsten van de assemblage van gouden nanorods in chirale metamoleculen met sterke plasmonische cirkel dichroismereacties mogelijk. Hier zijn de spectra van de gesloten structuren en de open structuren.

Na de ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor onderzoekers om plasmonische optische eigenschappen van complexe zelf geassembleerde metalen nanostructuren te verkennen. Zoals beschreven in het tekstprotocol worden bij deze methode verschillende gevaarlijke chemische stoffen gebruikt. Controleer het materiaalveiligheidsinformatieblad zorgvuldig en neem de nodige voorzorgsmaatregelen.