DNA 종이 접기 서식 파일을 사용 하 여 키 랄 Plasmonic Metamolecules로 금 Nanorods의 조립

Chemistry
 

Summary

우리는 DNA 종이 접기 기반 어셈블리 골드 nanorods의 강한 chiroptical 응답 랄 plasmonic metamolecules에 대 한 상세한 프로토콜을 설명합니다. 프로토콜 랄 구성에 국한 되지 않습니다 하 고 다양 한 plasmonic 아키텍처의 제작을 위해 쉽게 적응 시킬 수 있다.

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Huang, Y., Nguyen, M. K., Kuzyk, A. Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates. J. Vis. Exp. (145), e59280, doi:10.3791/59280 (2019).

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Abstract

DNA 종이 접기 구조의 내재 접근성은 그들이 복잡 한 plasmonic nanostructures에 금속 나노 입자의 배열에 대 한 이상적인 서식 파일. DNA 종이 접기 템플릿 어셈블리의 공간 고정밀 제어 개별 입자의 plasmonic 공명 간의 결합 있으며 건설된 nanostructures의 광학 특성에 맞게 수 있습니다. 최근, 키 랄 plasmonic 시스템 plasmonic 어셈블리의 공간 구성 및 그들의 광학 응답 (예를 들어, 원형이 색 성 [CD]) 사이 강한 상관 관계 때문에 관심을 많이 끌었다. 이 프로토콜에서 우리는 금 nanorods (AuNRs)의 종이 접기-기반 랄 어셈블리 DNA의 세대에 대 한 전체 워크플로 설명합니다. 프로토콜 설계 원칙 및 DNA 종이 접기 템플릿 제작, AuNRs, 합성 및 종이 접기-AuNR 구조체의 어셈블리에 대 한 실험 절차에 대 한 자세한 설명이 포함 되어 있습니다. 또한, 전송 전자 현미경 (TEM) 및 CD 분광학을 사용 하 여 구조체의 특성 포함 됩니다. 설명된 프로토콜 랄 구성에 국한 되지 않습니다 하 고 다양 한 plasmonic 아키텍처의 건설에 대 한 적응 시킬 수 있다.

Introduction

DNA nanostructures, DNA 종이 접기 특히 널리 사용 된 분자와 다른 나노 스케일 구성 요소 (예: 단백질 및 나노 [NPs])을 나노미터 정밀도로 거의 임의의 형상1,2, 3 , 4 , 5. 높은 수율 및 정확도 가진 DNA 종이 접기 템플릿에 금속 NPs를 정렬 하는 기능 수 소설 광 속성6,,78, plasmonic 구조체의 제조 9 , 10. DNA 종이 접기 기술 특히 유용 구조의 키 랄 plasmonic, 진정으로 3 차원 아키텍처11,12,13, 를 요구 하는 세대에 대 한 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20.

이 프로토콜 자세하게에서 AuNRs의 DNA 종이 접기 템플릿 랄 어셈블리의 제작의 전체 과정을 설명합니다. 소프트웨어 디자인21 에 대 한 사용 되며 구조 예측22,23 DNA 종이 접기의 직관적이 고 자유롭게 사용할 수 있습니다. 종이 접기 제조 및 AuNR 합성 일반적인 생화학 실험실 장비 (예를 들어, thermocyclers, 젤 전기 이동 법, 핫 플레이트, 원심 분리기)를 사용합니다. 구조는 표준 가장 및 CD 분광학을 사용 하 여 특징 이다.

하향식 방법 (예를 들어, 전자 빔 리소 그래피)와 비슷한 plasmonic nanostructures의 제조는 오히려 복잡 하 고 비싼 장비를 요구할 것입니다. 또한, DNA 종이 접기 템플릿은 plasmonic 어셈블리24,25,26,,2728,29 구조 갖추었을 통합 가능성 ,30,31,,3233, 리소 그래피 기술로 가공 하는 구조에 대 한 매우 도전입니다. 다른 분자 기반 접근34,35,,3637에 비해, DNA 종이 접기-기반 제조 높은 수준의 공간 정밀도 및 프로그래밍 기능을 제공 합니다.

Protocol

1입니다. 디자인의 DNA 종이 접기

  1. AuNRs의 원하는 상대 공간 배열 및 DNA 종이 접기 템플릿 (그림 1A)의 적당 한 모양을 식별 합니다. 종이 접기 템플릿과 AuNRs의 구조 매개 변수를 견적 한다. 추가 수정 (그림 1B)를 필요로 하는 먹을거리의 대략적인 위치를 찾습니다.
  2. 다운로드 및 설치 caDNAno18 DNA 종이 접기 템플릿 디자인. CaDNAno에서 서식 파일의 원하는 모양에 따라 비 계 및 스테이플 가닥 하 고 Seq 도구를 클릭 하 여 주식 가닥 시퀀스를 생성 합니다. 페인트 도구 를 클릭 하 고 수정 (그림 1C)를 추가 해야 하는 주식 가닥을 표시 합니다.
  3. DNA 주식 순서 (그림 1C).csv 파일로 내보내려면 내보내기 도구 를 클릭 합니다.
  4. 두 종이 접기 번들 사이 각 Θ 를 해결 하기 위해 더블-좌초 자물쇠 디자인. 두 개의 번들의 상대적 방향에 따라 종이 접기 구성 왼쪽-또는 오른 (LH/RH) 랄 공간 구성 (그림 1B)를 적응할 수 있습니다.
  5. 스프레드시트 응용 프로그램으로 스테이플.csv 파일을 가져옵니다. PolyA10 시퀀스 스테이플 AuNR 어셈블리 (핸들)에 대 한 사용의 끝에 추가 합니다. 잠금 시퀀스 설계 된 잠금 위치에 스테이플 가닥을 수정 합니다.
    참고: 대표 결과에 어셈블리 포함 36 주식 가닥의 3' 끝에 튀어나온 손잡이, 동등 하 게 두 개의 배포 각 DNA 종이 접기 번들에 18 병렬 나선 모든 21 nt. 첫 번째 및 마지막 핸들 위치 사이의 거리는 168 nt, 약 57 nm (caDNAno 첨부 파일 참조).

2입니다. DNA 종이 접기 서식 파일 어셈블리

  1. 작업 재고 주식 가닥 (SM), 핸들 및 잠금, 물가 포함 하 여 동일한 양의 주식 oligonucleotides 농도 정규화 (예:, 100 µ M)를 혼합 하 여 준비 합니다.
    참고: 종이 접기 구조는 보통 주식 물가의 몇몇 수백을 포함합니다. 스테이플은 일반적으로 (예를 들어, 96-잘) multiwell DNA oligonucleotides의 화학 합성에서 전문 공급 업체에서 구입한 접시.
  2. 10 nM 종이 접기의 500 µ L, 트리 스-EDTA (테, 10 배), MgCl2 (100 mM) 100 µ L, NaCl (100 m m), H2O, 100 µ L의 SM의 175 µ L의 25 µ L의 50 µ L 섞는다 (0.5 µ M), 잠금 가닥 (5 µ M)의 5 µ L 그리고 50 µ L 비 계 (100 nM).
  3. 표 1에 설명 된 대로 20 ° C에 80 ° C에서 thermocycler에 혼합물을 anneal.

3. DNA 종이 접기 정화

참고:이 섹션에서는 agarose 젤 정화에 대 한 프로토콜을 설명합니다. DNA 종이 접기 템플릿은 대체 방법을38,39또한 정화 수 있습니다.

  1. 1% 젤, 분해 트리 스-borate-EDTA의 100 ml에서 agarose의 1 g (TBE, 0.5 x) 렌지에 혼합물을가 열 하 여. 10000 x DNA 얼룩 얼룩 사양에 따라 10 µ L를 추가 합니다. 추출 단계 (단계 3.6)에 자외선에 노출을 최소화 하기 위해 블루 여기에서 구상 될 수 있다 DNA 얼룩을 사용 합니다.
  2. 약 40 ° C에 대 한 해결책을 냉각 하 고 천천히 흔들어 동안 MgCl2 (1.3 M)의 1 mL을 추가. 젤을 캐스팅 하 고 실 온에서 30 분 동안 품 어.
  3. 전기 장치를 설정 하 고 부 어 감기 (4 ° C) 실행 버퍼 (0.5 11 m m MgCl2와 x TBE) 젤 상자에. 얼음 물 목욕에서 젤 상자를 놓습니다.
  4. (6 x 로딩 버퍼 포함 15% polysucrose 400 및 0.25 %bromophenol 물에 파란색) 종이 접기 샘플을 로딩 버퍼를 추가 합니다. 빗을 사용 (예:, 50 µ L 두께에서 1.5 m m의 8 잘 빗에 대 한)에 따라 적절 한 볼륨으로 우물에는 샘플을 로드 합니다.
  5. 80 V에 2 시간에 대 한 전기를 실행 합니다.
    참고: 종이 접기 특성화 고 열리고 닫힌 구조를 분리, 1 %2% 젤을 사용 하 고 4 h 실행 시간을 연장.
  6. 젤 젤 영상 (그림 2)와 함께 이미지. 블루 빛 transilluminator를 사용 하 여 시각화 하는 밴드, 종이 접기 밴드를 잘라, parafilm에 젤을 버리고 고 액체를 추출. 복구 비중은 약 40%입니다.
  7. 원심 필터 장치에 액체를 플라스틱 및 3000 x g 5 분에서 스핀 측정 260에서 종이 접기 솔루션의 흡수 UV 표시 (UV-VI) 분석기 nm. 종이 접기 108 M-1·cm-1x 1.3의 소멸 계수를 사용 하 여 농도 견적 한다.
    참고: 종이 접기 솔루션 agarose 젤 정화 후의 전형적인 농도 1-2 nM.
  8. 나중에 사용할 4 ° C에서 순화 된 종이 접기 서식 파일을 저장 합니다.

4입니다. 골드 nanorods의 합성

참고: AuNR 합성에 대 한 프로토콜은 사소한 수정 이전 문학40 에서 적응.

  1. 5 분을 위한 아쿠아 레 지아와 모든 유리 그릇을 씻어, 물으로 씻어, 초순, 함께 sonicate 그리고 사용 하기 전에 건조.
  2. 준비 0.2 M hexadecyltrimethylammonium 브 로마 이드 (CTAB), 1 mM HAuCl4, 4mm AgNO3, 64 m m L (+)-아 스 코르 빈 산과 6mm NaBH4. 냉 수 (4 ° C)를 사용 하 여 분해 NaBH4 4 ° c.에는 냉장고에 보관을 Ascorbic의 산 성 솔루션 갓 준비 했다.
    주의: CTAB (자극성) 피부 접촉, 눈 접촉 (자극), 섭취, 흡입 시 위험입니다. 적절 한 보호복을 착용 하십시오. 부족 한 환기의 경우 적당 한 호흡 장비를 착용 하십시오. NaBH4 가 (자극성) 피부 접촉, 눈 접촉 (자극), 섭취, 흡입 시 매우 위험 합니다. 스플래시 고글, 실험실 외 투, 장갑, 그리고 증기와 먼지 인공 호흡기를 착용 하십시오. 승인/인증 호흡기 또는 해당 사용 해야 합니다.
  3. Au 씨앗을 준비 합니다.
    1. 유리 제 작은 유리병에 CTAB (0.2 M), 250 µ L의 초순, 고 HAuCl4 (1mm)의 250 µ L의 500 µ L를 추가 합니다. 5 분 동안 실내 온도에 450 rpm에서 저 어.
    2. 교 반 속도 1200 rpm를 증가. 차가운 NaBH4 솔루션 (6 m m, 4 ° C)의 100 µ L를 추가 합니다. 2 분 후에 교 반 중지 하 고 사용 하기 전에 30 분 동안 30 ° C에서 물 욕조에 솔루션을 품 어.
  4. AuNRs을 준비 합니다.
    1. 둥근 바닥 플라스 크에 0.55 g CTAB에의 하 고 따뜻한 물 (60-65 ° C)의 15 ml 2, 6-dihydroxybenzoic 산의 0.037 g를 용 해. 30 ° C에 대 한 해결책을 식히십시오 AgNO3 (4mm)의 600 µ L을 추가 하 고 450 rpm 2 분 저 어. 그런 다음, 솔루션을 30 ° c.에서 15 분 동안 그대로 두고
    2. 솔루션, HAuCl4 (1mm)의 15 mL를 추가 하 고 15 분 추가 120 µ L L (+)의 대 한 450 rpm 볶음-아 스 코르 빈 산 (64 m m), 즉시, Au 씨앗의 30 s. 추가 12 µ L에 대 한 1200 rpm에서 저 어 그리고 30 1200 rpm에서 계속 저 어 s.
    3. 18 h 30 ° C에서 물 욕조에 솔루션을 품 어. 안 솔루션을 방해 하 고 모자를 사용 하 여 플라스 크를 닫습니다.
    4. 원심 분리기 튜브, 및 20 ° c.에 12 분 9500 x g 에서 원심 결과 솔루션을 전송 삭제는 상쾌한, 초순 물 20 mL에 펠 릿을 분산 고 원심 분리 단계를 수행 합니다.
    5. 마지막 펠 릿 3 mL의 증류수에 분산. 경도 플라스몬 공명에 대 한 소멸 계수를 사용 하 여 대 한 UV 흡수 측정에서 AuNRs의 농도 견적 한다. 소 광 계수 AuNR 모양 매개 변수41을 사용 하 여 예언 될 수 있다. 추가 사용에 대 한 4 ° C에서 AuNRs를 저장 합니다.

5. 단일 가닥 DNA와 금 nanorods의 기능화

참고:이 섹션에서는 이전 문학42에서 적응 하는 소위 낮은 pH 경로 따라 단일 가닥 dna (ssDNA) AuNR 기능화에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. DNA로 덮여 AuNRs 원심 분리;에 의해 순화 된다 또는, 정화 agarose 젤 전기 이동 법을 사용 하 여 수행할 수 있습니다.

  1. 갓의 20 µ L로 thiol 기능성된 polyT DNA 가닥 (1mm)의 20 µ L를 품 어 tris(2-carboxyethyl) 이황화 결합을 줄이기 위해 1 h phosphine 염 (TCEP, 14 m m).
    참고: thiol 그룹 형태로 채권 AuNRs, 그리고 polyT 시퀀스에 종이 접기, 너무 많거나 너무 적은 기본적인 쌍 오작동 또는 불안정 한 어셈블리 이어질 수 polyA10 핸들 hybridizes.
    주의: TCEP는 심한 피부 화상과 눈 손상을 일으킬 수 있습니다. 보호 장갑/보호 의류/눈 보호/얼굴 보호를 착용 하십시오.
  2. AuNRs의 믹스 150 µ L (10 nM) 및 TCEP 취급 thiol-DNA (0.5 m m)의 40 µ L. 0.05%의 최종 SDS 농도 도달 AuNR 솔루션 1% 나트륨 라우릴 황산 염 (SDS)를 추가 합니다. 2.5-3 (1m) HCl의 ~ 1 µ L로 pH를 조정 합니다.
  3. 2 h 70 rpm에서 떨고 있는 동안 품 어.
    참고: AuNR DNA 비율 1:5, 000-15, 000, 막대의 크기에 따라 순서 대로 해야 합니다. AuNRs에 대 한 (70 nm x 30 nm) 준비 다음 프로토콜 thiol DNA의 4, 13, 000 초과 섹션에 설명 된 것이 좋습니다.
  4. 0.5 M의 최종 NaCl concertation를 도달 하 고 실 온에서 4 h 70 rpm에서 떨고 있는 동안 품 어 NaCl을 추가 합니다.
    참고:이 단계에서 색상 변화는 실패 한 DNA 기능화를 나타낼 수 있습니다.
  5. TBE 버퍼 (10 배)와 ~8.5에 pH를 조정 하 고 밤새 품 어.
  6. DNA-AuNRs 4 워시 샘플 버퍼 세척의 1 mL와 혼합 하 여 x (0.5 0.1 %SDS x TBE), 그리고 원심 분리기 7000 x g 에서 30 분에는 상쾌한을 제거 하 고 남은 액체 (~ 40 µ L)에서 DNA AuNRs resuspend. 4.4.5 단계에 설명 된 대로 대 한 UV 흡수 측정에서 DNA AuNRs의 농도 견적 한다.
    참고: 솔루션 thiol DNA로는 AuNRs의 표면에서 CTAB 교체로 인해 5.3 5.4 단계에서 약간 '흐린' 될 수도 있습니다. 솔루션 5 분 동안 최대 ~ 35 ° C 온난 화 시 분명 될 것입니다.

6. DNA 종이 접기 템플릿에 골드 nanorods의 조립

  1. MgCl2 순화 된 DNA-AuNRs, 10 m m의 최종 농도를 솔루션에 추가 합니다. 순화 된 DNA AuNRs와 종이 접기를 10:1 비율로 섞는다.
    참고: 낮은 비율43의 제품 생산량 줄일 수 있습니다.
  2. 표 2의 절차에 따라 400 rpm에서 떨고 있는 동안 20 ° C에 40 ° C에서 온도 제어와 믹서에서 혼합 anneal.
    참고: CD 특성에 대 한 샘플 더 정화 없이이 단계 후에 측정할 수 있습니다.
  3. 0.7 %agarose 젤 전기 이동 법 (3.5 h 80 V)를 사용 하 여 최종 종이 접기-AuNR 구조를 정화.
  4. 흰 빛 transilluminator를 사용 하 여 이미지에 대 한. 제품 밴드 (종이 접기-AuNR 이합체)를 잘라 (그림 3), parafilm에 젤을 버리고, 액체를 추출. 피펫은 원심 필터 단위 및 5 분에 대 한 3000 x g 에서 스핀으로 액체 솔루션에서 종이 접기-AuNRs Resuspend. 젤에서 복구 수율은 약 50%입니다.
  5. 4.4.5 단계에 설명 된 대로 대 한 UV 흡수 측정에서 종이 접기-AuNR 구조체의 농도 견적 한다.

7. 전송 전자 현미경 이미징

참고:이 uranyl 편대 (UFo) 프로토콜을 얼룩이 지는 이전 문학44에서 적응입니다.

  1. 믹스 200 µ L의 UFo 솔루션 (0.75%) 그리고 1 µ L NaOH (5 M)와 2-3 분 위한 즉시 소용돌이의 원심 14000 x g에서 3-4 분 동안 얼룩 솔루션. (예를 들어, 알루미늄 호 일에 포장) 하 여 얼룩을 가벼운 노출에서 보호 합니다.
    주의: UFo 독성이 흡입 또는 삼 킨 경우 눈 자극을 일으킬 수 있다. 간단한 노출 또는 낮은 오염, 호흡기 필터 장치를 사용 합니다. 집중 또는 더 긴 노출의 경우 자가 호흡기 보호 장치를 사용 합니다. 장갑을 착용 한다. 장갑 재료는 불 침투성 및 UFo와의 솔루션에 저항력이 있다. 단단히 밀봉된 고글을 착용.
  2. 글로우 방전 6 편 격자 탄소/formvar 코팅 화란 증가 및 구조의 튀어나와 홍보를 사용 하기 전에 단지 s. 플라스틱 편 격자에 5 µ L 샘플 상품, 5-8 분 동안 품 어 고 필터 종이 격자의 가장자리를 부드럽게 만져 드롭을 제거 합니다.
  3. 하나는 parafilm에 얼룩이 솔루션의 드롭 큰 (~ 20 µ L) 및 1 개의 작은 (~ 10 µ L) 플라스틱. 작은 얼룩 솔루션 방울에 그리드를 넣고 그리드의 가장자리 필터 종이 만져 즉시 건조. 그런 다음, 30의 큰 얼룩 솔루션 방울에 넣어 s.
  4. 격자의 가장자리와 필터 종이 만져에 액체를 제거 합니다. 표에서 보유자에 그리드를 배치 합니다. 적어도 10 분 동안 건조 그리드를 기다립니다.
  5. 종이 접기 (그림 4), AuNRs (그림 5), 및 종이 접기-AuNRs (그림 6) 가장에 의해 샘플을 특징.

8. 원형이 색 성 측정

  1. 20 분에 대 한 N2 CD 분석기를 제거.
    참고: CD 분석기의 대부분 N2 램프 점화 하기 전에 정화 필요 합니다. CD 분 광 계 설명서를 확인 하십시오.
  2. 대역폭, 검색 범위, 및 수집 단계를 설정 합니다.
    참고: 검색 범위는 AuNRs의 크기에 따라 AuNRs의 광학 속성에 따라 달라 집니다.
  3. 버퍼와 측정 빈 Cd입니다.
  4. 종이 접기-AuNR 샘플 (그림 7)의 CD 스펙트럼을 측정 합니다.
    참고: CD 측정에 대 한 쿼트 또는 유리 큐 벳을 사용 합니다. 플라스틱 큐 벳 CD 분광학에 대 한 적합 하지 않습니다. 또한, 대부분 CD 분석기 흡수 및 CD 데이터의 동시 취득을 수 있습니다.

Representative Results

DNA 종이 접기 템플릿, AuNRs, 및 마지막 종이 접기-AuNR 어셈블리의 TEM 이미지는 각각 그림 4, 그림 5, 그림 6A에 표시 됩니다. 때문에 그들의 바인딩 특혜 가장 격자를, 종이 접기-AuNR 어셈블리 일반적으로 병렬 종이 접기 번들 및 막대 (그림 6A)로 보인다. 열 어 닐 링 하는 것은 종이 접기 템플릿 (그림 6A, B)에 AuNRs의 정확한 줄 맞춤에 대 한 필요 합니다. 프로토콜에는 강한 plasmonic CD 반응 (그림 7) 랄 metamolecules로 AuNRs의 어셈블리의 높은 수율 수 있습니다.

온도 (° C) 시간
80 15 분
79-71 1 ° C/1 분
70-66 1 ° C/5 분
65-60 1 ° C/30 분
59-37 1 ° C/60 분
36-30 1 ° C/15 분
29-20 1 ° C/5 분
20 보류

표 1: 온도 그리고 DNA 종이 접기 템플릿 열 어 닐 링에 대 한 요금.

온도 (° C) 시간 (분)
40 130
36 180
32 180
22 보류

표 2: 온도 및 AuNRs 및 DNA 종이 접기 템플릿의 어 닐 링에 대 한 보유 시간. 단계 사이 냉각 속도 0.1 ° C/min에서 설정 됩니다. DNA 종이 접기-AuNR 샘플 400 rpm에서 떨고 있는 동안 단련 됩니다.

Figure 1
그림 1 : DNA 종이 접기 템플릿 랄 metamolecules의 디자인. 골드 nanorods (AuNRs)의 원하는 상대 공간 배열 및 DNA 종이 접기 서식 파일의 적당 한 모양에는 식별을 (A) (B) AuNRs (DAuNR, LAuNR)와 종이 접기 템플릿 (W종이 접기, L종이 접기, Θ)의 구조 매개 변수 견적. 추가 수정이 필요 스테이플의 대략적인 위치를 찾습니다. (C) caDNAno를 사용 하 여 DNA 종이 접기 템플릿의 디자인. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2 : 종이 접기의 agarose 젤 전기 이동 법. (A) 1 %agarose 젤 전기 이동 법 (B) 특성화 대 80에 2 h 4 h 80 대에 대 한 2 %agarose 젤 전기 이동 법을 가진 정화 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3 : 종이 접기-AuNRs의 agarose 젤 전기 이동 법 정화. 젤 (0.7%) 3.5 h 80 V 다른 DNA-AuNR-에-종이 접기 비율 (20:1, 5:1)와 샘플 (DNA-AuNRs-에-종이 접기 비율이 10:1)와 함께/없이 절차를 어 닐 링 조립 절차에 따라 샘플 준비에서 실행 되었습니다. 밴드 1, 2 및 3에서에서 샘플의 TEM 이미지, 그림 6을 참조 하십시오. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4 : DNA 종이 접기의 대표 TEM 이미지. 비 계 가닥에 의해 서로 연결 된 두 개의 14-나선 번들 (80 nm x 16 nm x 8 nm) 종이 접기 구조에 의하여 이루어져 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5 :는 AuNRs의 대표 TEM 이미지. 합성된 AuNRs의 평균 크기는 70 x 30 nm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 6
그림 6 : 종이 접기-AuNR 어셈블리의 TEM 이미지. (A) 종이 접기 ( 그림3에서 밴드 1) 어 닐 링 후에 AuNR 이합체. (B) 어 닐 링 (밴드 2 그림3에서) 없이 종이 접기에 AuNR 이합체. (C) 종이 접기-AuNR 집계 (밴드 3 그림3에서). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 7
그림 7 : 종이 접기-AuNR 어셈블리의 CD 스펙트럼. 닫힌된 구조 (오른 손잡이 구성, 두 개의 종이 접기 번들 사이 50 °에 잠금 가닥 정한 종이 접기 템플릿)의 CD 스펙트럼 및 개방형 구조 (잠금 가닥 없이 종이 접기 템플릿). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Discussion

프로토콜 설계, 조립, 정화, 및 AuNRs의 종이 접기-기반 랄 어셈블리 DNA의 특성의 전체 워크플로 소개합니다. 프로토콜에 사용 되는 DNA 종이 접기 템플릿에 자극-반응 어셈블리의 제조에 특히 적합 합니다. 다양 한 유형의 응답 functionalizes와 종이 접기 템플릿 (그림 1B)24,25,,2631의 카이 랄 상태를 정의 하는 잠금 가닥으로 통합 될 수 있다. 정적 어셈블리에 대 한 간단한 블록 모양의 서식 파일은 종종 충분 한14,45,,4647.

DNA 종이 접기-기반 접근 plasmonic nanostructure의 제조에 DNA 종이 접기 기법48의 한계를 상속합니다. 종이 접기 서식 파일의 크기는 일반적으로 비 계 가닥의 크기에 의해 제한 됩니다. DNA 구조의 안정성 법-소금 조건 하에서 감소 된다. 합성 스테이플의 비용 보다 높은 남아 가닥. 그러나 구조 DNA 나노기술 분야에서 최근 개발이 제한49,50,51,,5253,54 극복 것으로 예상 된다 , 55.

AuNRs34,35,,3637의 카이 랄 어셈블리를 생성 하기 위한 다른 분자 기반 접근법에 비해 DNA 종이 접기는 공간 정밀도 및 프로그래밍의 높은 수준을 제공 합니다.

카이 랄 어셈블리의 안정적이 고 재현 가능한 광학 응답을 달성 하기 위한 품질 및 상용 제품의 광학 속성 일괄 처리 사이 다를 수 있습니다 이후 AuNR 합성40에 대 한 프로토콜을 적응 것이 좋습니다. 추가 어 닐 링 (단계 6.2)는 종종 DNA 종이 접기 템플릿 (그림 6) AuNRs의 올바른 첨부 파일을 보장 하기 위한 중요 한입니다.

마지막으로, 여기에 설명 된 프로토콜 랄 어셈블리에 국한 되지 않습니다. DNA 종이 접기는 복잡 한 plasmonic nanostructures9,10의 제조에 매우 유연한 플랫폼을 제공합니다.

Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

저자는 CD 분석기와 그녀의 지원에 대 한 S. Voutilainen 감사합니다. 저자는 시설 및 OtaNano-Nanomicroscopy 센터 (Aalto-NMC)에서 Aalto 대학 기술 지원의 제공을 인정합니다. 이 작품 (그랜트 308992) 핀란드의 아카데미에 의해 지원 되었다 그리고 유럽 연합의 지평선 2020 연구와 혁신 프로그램 Marie Skłodowska-퀴리 아래 계약 번호 71364 부여.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2,6-Dihydroxybenzoic acid Sigma-Aldrich D109606-25 98+%
AgNO3 Alfa Aesar AA1141414 99.90%
Blue light transilluminator  Nippon Genetics FG-06 FastGene LED Transilluminator
Bromophenol Blue Acros Organics 403160050 For agarorose gel  loading buffer
Centrifugal filter units Merck Millipore 42600 DNA extraction from agarose
Chirascan CD spectrometer  Applied Photophysics
Cuvette  Hellma  105-202-85-40 Quartz SUPRASIL
DNA lobind tubes Eppendorf 30108051
Eppendorf Biospectrometer  Eppendorf 6135000904
Eppendorf ThermoMixer C Eppendorf 5382000015
Ficoll 400 Thermo Fisher Scientific  BP525-10 Polysucrose 400 (For agarorose gel  loading buffer)
Gel electrophoresis sets Thermo Fisher Scientific
Gel imager Bio-Rad Gel Doc XR+ System 
HAuCl4•3H2O Alfa Aesar AA3640006 99.99%
HCl  Scharlau AC07441000 1M
Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) Sigma-Aldrich H9151-100 BioXtra, 98+%
L(+)-ascorbic acid Acros Organics 401471000 99+%
M13p7560 scaffold strand Tilibit nanosystems
MgCl2•6H2O Sigma-Aldrich M2670-500 BioXtra, 99+%
NaBH4 Acros Organics 200050250 99%
NaCl Sigma-Aldrich S7653-500 BioXtra, 99.5+%
NaOH Sigma-Aldrich S8045-500 BioXtra, 98+%
Parafilm Sigma-Aldrich P7668-1EA PARAFILM M
PBS buffer (10X) Thermo Fisher Scientific BP3991 Molecular Biology
ProFlex PCR System Thermo Fisher Scientific 4484073
Sodium dodecyl sulfate (SDS) Sigma-Aldrich 74255-250 99+%
Staple strands Thermo Fisher Scientific
Sybr Safe Invitrogen  S33102 For DNA stain
TBE buffer (10X) Invitrogen 15581-044 Molecular Biology
TE buffer (10X) Thermo Fisher Scientific BP24771 Molecular Biology
TEM FEI FEI Tecnai F12
Thiol-functionalized  ssDNA  Biomers.net
Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride (TCEP-HCl) Thermo Fisher Scientific PI20491
UltraPure Agarose Invitrogen  16500-100
Ultrapure water (Type 1) Milli-Q Direct 8 system
Uranyl Formate Tebu-bio 24762-1
White light transilluminator UVP TW-26

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References

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