4 × 4 tile motif of the DNA scaffold. The precisely located gold particles can form 1D and 2D arrays. This controllable scaffolding technology may become a promising tool for nanoscaled fabrication of electronics and photonic devices."> DNA上的金纳米颗粒图案化自组装脚手架 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果
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纳米技术杂志》
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纳米技术杂志》/2008/文章

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体积 2008 |文章ID. 827174 | https://doi.org/10.1155/2008/827174

程无边，魏Bryan，张训云，王永建，米永利那 “DNA上的金纳米颗粒图案化自组装脚手架“，纳米技术杂志》那 卷。2008那 文章ID.827174那 4. 页面那 2008． https://doi.org/10.1155/2008/827174

DNA上的金纳米颗粒图案化自组装脚手架

Immensee Cheng.那1 布莱恩伟那1 Xunyun张那1 永建王那2 和 永利米1

1香港科技大学工程学院化学工程学系，香港九龙清水湾

2香港科技大学科学学院物理系，香港九龙透明水湾清水湾

学术编辑器:Chuan-Jian钟
收到了 2007年11月21日
公认 2008年1月04
发表 2008年2月11日

摘要

我们报告了一种图案化DNA上的1D和2D阵列的DNA自组装支架上的1D和2D阵列。5nm金纳米粒子在每个中心定位得很好 4. × 4. DNA支架的瓦基序。精确定位的金粒子可以形成一维和二维阵列。这种可控支架技术可能成为纳米尺度制备电子和光子器件的一种有前途的工具。

1.介绍

近年来，人们对纳米粒子（NPS）开发电子，光子和闪光装置的巨大兴趣。由于自上而下的方法需要昂贵的设备和专业知识，因此自下而上的自组装方法具有巨大的平行性的优点。自下而上组装的挑战是为脚手架NP组件构建具有相当大的刚性的明确定义的结构。最近，已经对自组装的DNA超结构提取了大量关注，因为DNA和基于DNA的纳米结构是可编程和刚性的。同时，DNA可以容易地移植到NPS的表面，使得自组装的DNA超法可以用作图案化NPS的模板[1那2]．

尽管使用DNA来构建NPs的概念是由Robinson和Seeman在大约20年前首次提出的[3.]，作为功能纳米材料支架的DNA自组装的发展仍处于早期阶段。为了遵循基于DNA的纳米模式的想法，研究人员开发了多种DNA自组装的基序，如双交叉(DX) [4.那5.]、三重交叉(TX) [6.那7.]，嗜血糖跨还是px）[8.-10.]， 4. × 4. 瓦 [11.]．其中许多被用作蛋白质和NP阵列的支架[1那2那12.-14.]．特别是Yan等人已经成功获得了DNA晶格支撑的金NPs基质[12.那13.]．

在这里，我们将使用DNA阵列作为支架报道了我们的1D和2D金NPS阵列的结果。这 4. × 4. 瓦片，作为阵列的构建块，从Yan等人开发的那样修改。[11.]．其中一条基序经过生物素修饰，与链霉亲和素修饰的5 nm金NP具有较强的亲和力。将DNA阵列与链霉亲和素修饰的金NPs混合，在DNA模板上形成金属阵列。这 4. × 4. 通过原子力显微镜（AFM）检查阵列，并通过透射电子显微镜（TEM）观察金属阵列。

2.材料和实验

定制DNA链，用于 4. × 4. 瓷砖（图中所示的序列设计1)，购自整合DNA技术公司(Leuven, Belgium)。链经电泳纯化;采用15%变性聚丙烯酰胺凝胶，在含有500 mm醋酸铵、10 mm醋酸镁和1 mm EDTA的溶液中洗脱。5纳米金NP标记链霉亲和素溶液购自Sigma Aldrich (Mo, USA)。

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图1
4. × 4. 4. × 4. 4. × 4. 系统的序列设计瓷砖。(一)用于1D金NP阵列的DNA模板的瓷砖图案。（b）2D金NP阵列的DNA模板。

DNA阵列是通过混合相应链的化学计量量形成的，由OD定量260.,在 1 × TAE/Mg (20 mm Tris, 2 mm EDTA, 12.5 mm MgCl2） 缓冲。每个DNA链的最终浓度为1.0  M，最后一卷是50 L. DNA链混合物从95°C - 4°C在加热块中放置51小时，以促进杂交。

一小滴DNA晶格样品(2 l）沉积在新切割的云母表面上。 1 × TAE /缓冲(400毫克 L)，然后加入云母上的水滴。在Ntegra Aura原子力显微镜(NT-MDT Co.， Moscow, Russia)上，使用MSCT/Au tips (Veeco Inc.， NY, USA)以半接触模式在流体细胞中对DNA晶格成像。

将杂交后的DNA支架样品与用链霉亲和素标记的5nm金NPs混合过夜。TEM图像由Jeol JEM 2010显微镜获得。将多孔碳膜包覆的铜网格漂浮在5 L滴DNA支架和NPs混合物5分钟。然后，通过轻轻触摸滤纸边缘，将多余的液体从网格中去除。将样品网格置于干燥器中过夜，然后进行TEM检查。

3.结果与讨论

３．１．1D金NP阵列

这 4. × 4. DNA瓦，由Yan等人开发的motif修改[11.，用来建造1D脚手架。这个序列 4. × 4. 与九股线的瓷砖图案如图所示1（a）．改进的粘性结束匹配使能的图案形成有带状的1D DNA支架支架，如图所示2（a）．在添加链霉蛋白标记的金NPS后，使用1D支架在添加链霉蛋白后获得1D金NP阵列，如图所示2（a）．缓慢冷却Tae / Mg缓冲液中的股线混合物以促进自组装过程。参考图1（a），有一个生物素组嫁接在中心链的一个TTTT片段上，因此motif能够捕获链霉亲和素标记的5 nm金NP。通过混合链霉亲和素标记的金NPs 4. × 4. 然后在缓冲溶液中得到金NP阵列(如图所示)2（a））.根据TEM图像(图2 (b)和2 (c))，黄金NPs是 5. ． 0. ± 0. ． 8. 金NPs的粒径在15.8 ~ 19.4 nm之间，在DNA模板设计参数范围内。图中的红点2 (b)和2 (c)代表由于结合效率不完美而缺失的NPs。如何提高绑定效率，从而在更大范围内实现更完美的NP阵列，是今后研究的重点。

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图2
4. A - 4. 一维DNA模板和衍生的一维金NP阵列。(a)从1D DNA模板获得1D金NP阵列的途径。黄色的点表示链霉亲和素标记的NPs，它们可以被锚定在每个NPs的中心通过生物素和链霉亲和素的结合。(b)， (c) 1D金NP阵列的TEM图像。(b)和(c)的比例尺都是20 nm。
3.2。2D金NP阵列

通过策略性地与1D NP阵列的途径获得2D金NP阵列。这 4. × 4. 瓷砖主题，如图所示1（b），采用选择的点阵形成粘端匹配策略，形成2D DNA支架，用于在2D阵列中定位金NPs。二维DNA支架在冷却过程中形成，并在液体中进行AFM检测。将链霉亲和素标记的金NP与2D DNA支架在缓冲溶液中混合，形成如图所示的2D金NP阵列3(一个)．2D DNA支架的AFM图像如图所示3 (b)．利用透射电镜对二维金NP阵列进行了检测。根据TEM图像(图3 (c)和3 (d))，黄金NPs是 5. ． 0. ± 0. ． 8.  nm in diameter and the center-to-center distances of the gold NPs were in a range of 15.4 to 18.6 nm, which is within the design parameter of the 2D DNA template. Again, the red dots in Figures3 (c)和3 (d)代表由于结合效率不完美而缺失的NPs。虽然数据3 (c)和3 (d)并非金NPs的完美排列，这项研究表明，这种DNA支架技术有可能在纳米尺度上相当精确地定位金NPs。我们未来的研究方向将是开发更大规模的DNA支架，增强DNA支架与金NPs的结合。我们也在尝试将磁性NPs结合到DNA支架上，这应该在信息存储技术上有应用。

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图3.
4. A - 4. 2D DNA模板和衍生的2D金NP阵列。(a) 2D DNA支架的2D金NP阵列途径。黄点表示链霉亲和素标记的NPs，锚定在每个中心生物素和链霉亲和素的结合。(b)二维DNA支架的AFM图像。(c)、(d)二维金NP阵列的TEM图像。(c)比例尺为50 nm， (d)比例尺为20 nm。

4.结论

总之，我们已成功将自组装的DNA支架施加到图案5 nm金NPS中，进入1D和2D阵列。该研究表明，可以通过设计特定的DNA支架（例如，图案，间隔和尺寸）来设计所需的NP模式。然而，支架和NPS之间的结合效率仍然不够高。很难在更大的尺寸范围内获得NP阵列。NP和DNA结合的普遍方法基于DNA碱基配对或链霉抗生物素蛋白 - 生物素结合，但两种结合不够强。因此，希望找到用于锚定在DNA支架上的NPS的另一个更强的结合机制。它还是相当耐人寻味与DNA纳米技术的简单的方法来获得良好的图案化的NP阵列。当DNA阵列可以更具可控的时候，并进一步增强DNA支架上的金NPS的结合效率，这种DNA纳米技术方法将是纳米型器件的强大。

承认

作者非常感谢香港政府大学教育资助局给予香港科技大学研资局602405拨款作特别用途。该项目题为:“DNA自组装模板的纳米磁性超基质的制备”。

参考文献

  1. C. A. Mirkin, R. L. Letsinger, R. C. Mucic, J. J. Storhoff，“一种基于dna的合理组装纳米颗粒成宏观材料的方法”，自然，第382卷，第2期1996年。视图:出版商网站|谷歌学者
  2. D. Zanchet, C. M. Micheel, W. J. Parak, D. Gerion，和A. Paul Alivisatos，“分离金纳米晶体/DNA偶联物的电泳分离”，纳米快报， vol. 1, no. 11，pp。32-35,2001。视图:出版商网站|谷歌学者
  3. B. H. Robinson和N. C. Seeman，《生物芯片的设计:自组装分子级记忆装置》，蛋白质工程， vol. 1, no. 14，页295 - 300,1987。视图:出版商网站|谷歌学者
  4. Li x, X. Yang, J. Qi, and N. C. Seeman，“反平行DNA双交叉分子作为纳米结构的组成部分”，美国化学学会杂志，第118卷，第118号26，第6131-6140页，1996。视图:出版商网站|谷歌学者
  5. E. WinFree，F. Liu，L. A. Wenzler和N.C. Speean，“二维DNA晶体的设计和自我组装”，自然，卷。394，没有。6693，PP。539-544，1998。视图:出版商网站|谷歌学者
  6. T. H. LaBean, H. Yan, J. Kopatsch等，“DNA三重交叉复合物的构建、分析、连接和自组装，”美国化学学会杂志第122卷9，页1848-1860,2000。视图:出版商网站|谷歌学者
  7. D. Liu, S. H. Park, J. H. Reif和T. H. LaBean，“作为导电纳米线模板的三重交叉瓷砖自组装DNA纳米管”，美国国家科学院的诉讼程序，第101卷，第1期。3，页717-722,2004。视图:出版商网站|谷歌学者
  8. N. C. Seeman， " DNA刻痕，节点和纳米技术，"纳米快报， vol. 1, no. 11，pp。22-26,2001。视图:出版商网站|谷歌学者
  9. 张旭东，闫海燕，沈振中，N. C. Seeman，“拓扑封闭DNA分子的准分子内聚”，美国化学学会杂志号，第124卷。44，页12940-12941,2002。视图:出版商网站|谷歌学者
  10. Shen Z. Shen, H. Yan, T. Wang, and n.c. Seeman，“paremic crossover DNA:一种应用于纳米技术的广义假日结构”，美国化学学会杂志第126卷第1期6，PP。1666-1674,2004。视图:出版商网站|谷歌学者
  11. H. Yan，S. H. Park，G.Finkelstein，J.H. Reif和T.H. Labean，“蛋白质阵列的DNA模板自组装和高导电纳米线”，“科学，卷。301，没有。5641，pp.1882-1884,2003。视图:出版商网站|谷歌学者
  12. J. Zhang, Y. Liu, Y. Ke, H. Yan，“通过自组装2D DNA纳米网格模板化的周期性方形金纳米颗粒阵列”，纳米快报，第6卷，第2期2，页248-251,2006。视图:出版商网站|谷歌学者
  13. J. Sharma, R. Chhabra, Y. Liu, Y. Ke, H. Yan，“dna模板自组装的二维和周期性金纳米颗粒阵列”，Angewandte Chemie国际版，卷。45，不。5，PP。730-735,2006。视图:出版商网站|谷歌学者
  14. H. Li, S. H. Park, J. H. Reif, T. H. LaBean，和H. Yan，“dna模板自组装蛋白质和纳米颗粒线性阵列”，美国化学学会杂志第126卷第1期2，页418-419,2004。视图:出版商网站|谷歌学者

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