Diese Methode ermöglicht die Herstellung dreidimensionaler chiraler Plasmonische Baugruppen mit starken chiroptischen Reaktionen. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass er die Herstellung komplexer Metall-Nanostrukturen mit frei verfügbaren Software-Tools und gemeinsamen Biochemie-Laborgeräten ermöglicht. Demonstriert wird das Verfahren yike Huang ein Student und Minh-Kha Nguyen ein Postdoc aus meinem Labor.
Verwenden Sie caDNAno, um eine DNA-Origami-Vorlage zu entwerfen. Verlegen Sie das Gerüst in Heftsträngen entsprechend der gewünschten Form der Schablone. Generieren Sie dann die Heftstrangsequenzen, indem Sie auf das Sequenzwerkzeug klicken.
Klicken Sie auf das Malwerkzeug, und markieren Sie die Heftstränge, die einer weiteren Änderung bedürfen. Klicken Sie auf Exportwerkzeug, um die DNA-Heftersequenzen in eine CSV-Datei zu exportieren. Importieren Sie dann die CSV-Datei in eine Tabellenkalkulationsanwendung.
Fügen Sie eine Polyadeninsequenz am Ende der Heftklammern hinzu, die als Griffe für die Gold-Nanostab-Montage verwendet werden soll. Ändern Sie die Heftstränge an den entworfenen Sperrstellen mit Sperrsequenzen. Bereiten Sie einen Arbeitsbestand von Heftsträngen einschließlich Stränge mit Griffen und Schlössern durch Mischen gleicher Mengen an Konzentration normalisierte Heftoligonukleotide.
Bereiten Sie dann die Origami-Mischung wie im Textprotokoll beschrieben vor. Anneal die Mischung im Thermocycler von 80 Grad bis 20 Grad Celsius. Für ein 1%Gel ein Gramm Agarose in 100 Milliliter TBE auflösen, indem Sie die Mischung im Mikrowellenherd erhitzen.
Fügen Sie 10 Mikroliter von 10, 000X DNA-Färbung nach der Fleckenspezifikation hinzu. Um die Exposition gegenüber UV-Licht im Extraktionsschritt zu minimieren, verwenden Sie einen DNA-Fleck, der unter blauer Anregung visualisiert werden kann. Das Gel gießen und 30 Minuten bei Raumtemperatur inkubieren.
Dann legen Sie die Gelbox in ein Eiswasserbad. Fügen Sie den Origami-Proben einen Ladepuffer hinzu und laden Sie die Proben entsprechend dem verwendeten Kegel mit einem richtigen Volumen in die Brunnen. Führen Sie die Elektrophorese für zwei Stunden bei 80 Volt.
Bild das Gel mit dem Gel-Imager. Verwenden Sie einen Blaulichttransilluminator, um die Bänder zu visualisieren und das Origami-Band zu schneiden. Dann zerschlagen Sie das Gel auf Parafilm und extrahieren Sie die Flüssigkeit.
Die Rückgewinnungsausbeute beträgt ca. 40%Pipette die Flüssigkeit in eine Zentrifugalfiltereinheit und drehen sich bei 3.000 mal G für fünf Minuten. Messen Sie die Absorption der Origami-Lösung bei 260 Nanometern mit einem UV-sichtbaren Spektrometer. Um die Gold-Nanostäbe vorzubereiten, lösen Sie 0,55 Gramm CTAB und 0,037 Gramm 2, 6-Dihydroxybenzoesäure in 15 Milliliter warmes Wasser in einem runden Bodenkolben auf.
Nach dem Abkühlen der Lösung auf 30 Grad Celsius 600 Mikroliter mit vier Millimolaren Silbernitrat hinzufügen und bei 450 Umdrehungen für zwei Minuten rühren. Lassen Sie die Lösung 15 Minuten ungestört bei 30 Grad Celsius. Als nächstes 15 Milliliter eines Millimolaren Wasserstofftetrachloroauats in die Lösung geben und bei 450 Umdrehungen 15 Minuten rühren.
Fügen Sie auch 120 Mikroliter 64 Millimolar L-Ascorbinsäure hinzu und rühren Sie sofort bei 1, 200 RPM für 30 Sekunden. Jetzt 12 Mikroliter Goldsamen hinzufügen und 30 Sekunden lang bei 1 200 Umdrehungen rühren. Inkubieren Sie die Lösung in einem Wasserbad bei 30 Grad Celsius für 18 Stunden.
Stören Sie die Lösung nicht und verwenden Sie eine Kappe, um den Kolben zu schließen. Übertragen Sie die resultierende Lösung bei 9, 500 mal G für 12 Minuten bei 20 Grad Celsius auf Zentrifugenrohre und Zentrifuge. Entsorgen Sie den Überstand und zerstreuen Sie das Pellet in 20 Milliliter reines Reinstwasser.
Führen Sie einen weiteren Zentrifugationsschritt durch und dispergieren Sie das endige Pellet dann in drei Milliliter destilliertem Wasser. Schätzen Sie die Konzentration von Gold-Nanostäben anhand einer UV-sichtbaren Absorptionsmessung anhand des Aussterbekoeffizienten für die Längs-Plasmon-Resonanz. Mischen Sie 150 Mikroliter von 10 nanomolaren Gold-Nanostäben und 40 Mikroliter 0,5 Millimolar TCEP behandelt Thiol-DNA.
Fügen Sie der Gold-Nanostab-Lösung 1%SDS hinzu, bis eine endgültige SDS-Konzentration von 0,05% erreicht ist. Stellen Sie den PH mit etwa einem Mikroliter eines Mol-HCL auf 2,5 bis drei an. Zwei Stunden lang inkubieren, während sie bei 70 RPM schütteln.
Natriumchlorid hinzufügen, um eine endgültige Natriumchloridkonzentration von 0,5 Mol zu erreichen und vier Stunden bei Raumtemperatur zu brüten, während es bei 70 Umdrehungen pro Minute schüttelt. Dann stellen Sie den PH auf ca. 8,5 mit 10X TBE Puffer und inkubieren über Nacht. Waschen Sie die DNA-Gold-Nanostäbe viermal, indem Sie die Proben mit einem Milliliter Waschpuffer und Zentrifuge bei 7 000 mal G für 30 Minuten mischen.
Entfernen Sie den Überstand und setzen Sie die DNA-Gold-Nanostäbe in der verbleibenden Flüssigkeit wieder aus. Schätzen Sie die Konzentration von DNA-Gold-Nanostäben anhand einer UV-sichtbaren Absorptionsmessung wie bisher. Fügen Sie Magnesiumchlorid der Lösung von gereinigten DNA-Gold-Nanostäben zu einer Endkonzentration von 10 Millimolar hinzu.
Mischen Sie die gereinigten DNA-Gold-Nanostäbe und Origami auf ein Verhältnis von 10 zu eins und ergeben Sie die Mischung in einem Mischer mit einer Temperaturregelung von 40 Grad Celsius bis 20 Grad Celsius, während sie bei 400 Umdrehungen pro Minute schütteln. Verwenden Sie 0,7%Agarose-Gel-Elektrophorese, um die endgültigen Origami-Gold-Nanostabstrukturen zu reinigen. Für die TEM-Bildgebung 200 Mikroliter 0,75%Uranylformatlösung und 1 Mikroliter von fünf Mol-Natriumhydroxid mischen.
Wirbel sofort für zwei bis drei Minuten. Zentrifugieren Sie die Fleckenlösung für drei bis vier Minuten bei 14.000 Mal G.Dann schützen Sie den Fleck vor Lichteinwirkung, indem Sie ihn in Aluminiumfolie wickeln. Nach der Erhöhung der Hydrofalität der TEM-Gitter, wie im Textprotokoll beschrieben, Pipette fünf Mikroliter Probe tropfen auf dem TEM-Raster.
Entfernen Sie nach einer Inkubation von fünf bis acht Minuten den Tropfen, indem Sie ein Filterpapier mit dem Rand des Gitters sanft berühren. Nun, Pipette ein großer Tropfen und ein kleiner Tropfen der Fleckenlösung auf einem Stück Parafilm. Legen Sie das Gitter auf die kleine Fleckenlösung tropfen und trocknen Sie sofort, indem Sie das Filterpapier mit dem Rand des Gitters berühren.
Dann legen Sie es auf die große Fleckenlösung Tropfen für 30 Sekunden. Hier ist ein TEM-Bild von DNA-Origami-Vorlagen zu sehen. Die Origami-Struktur besteht aus zwei 14 Helix-Bundles, die durch den Gerüststrang miteinander verbunden sind.
Hier wird ein repräsentatives TEM-Bild von Gold-Nanostäben gezeigt. Die durchschnittlichen Abmessungen von synthetisierten Gold-Nanostäben betragen 70 mal 30 Nanometer. Dieses Bild zeigt Gold-Nanostab-Dimere auf Origami nach dem Glühen.
Aufgrund ihrer Bindungspräferenz für TEM-Gitter werden Origami-Gold-Nanostab-Baugruppen in der Regel als parallele Origami-Bündel und Stäbe angesehen. Das Protokoll ermöglicht hohe Erträge bei der Montage von Gold-Nanostäben in chirale Metamoleküle mit starken plasmonischen kreisförmigen Dichroismusreaktionen. Hier sind die Spektren der geschlossenen Strukturen und die offenen Strukturen zu sehen.
Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Die Forscher, die plasmonischen optischen Eigenschaften komplexer selbstmontierter Metall-Nanostrukturen zu erforschen. Wie im Textprotokoll beschrieben, werden bei dieser Methode mehrere gefährliche Chemikalien verwendet. Bitte überprüfen Sie das Materialsicherheitsdatenblatt sorgfältig und treffen Sie die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen.
