The authors thank Dr. Gary Bernstein for use of the AFM.

1. Esperimento Pianificazione e Preparazione del materiale <ol><li> Determinare la progettazione, la concentrazione, e la funzionalità del origami di DNA che verrà utilizzato negli esperimenti. 14-16 Qui, usiamo un disegno DNA origami rettangolo preparato in 1x TAE / soluzione Mg 2+ (40 mM Tris-base, 20 mM acido acetico, EDTA 2 mM e 12 mM di acetato di magnesio, pH 8,0). 17 </li><li> Autoclavare tutti i suggerimenti, i tubi e contenitori da utilizzare. Tali materiali devono essere tutti autoclave compatibili. </li><li> Preparare una fornitura di acqua sterile per il risciacquo. Riempire un barattolo sterile con circa 500 ml di 18 MW x cm d&#39;acqua, posto su una piastra, far bollire per 5 minuti con il cappuccio, e prendere il vaso largo della piastra e lasciare raffreddare con il coperchio posizionato sul contenitore, ma non serrata . Conservare in frigorifero e preparare una nuova offerta ogni mese o quando necessario. </li></ol> 2. Preparazione del substrato Mica <ol><li> Substrati tagliati a dimensione appropriata (1 cm x 1 centimetri quadrati) con le forbici. Mica è sottile e fragile. In alternativa, l&#39;acquisto di mica in forma di disco che non richiede il taglio. </li><li> Cleave mica con del nastro biadesivo. Mica è composta da strati di minerali separati da intercalando ioni, ogni livello può essere staccata quando aderito a nastro biadesivo. 18 <ol><li> Posizionare i quadrati mica sul nastro biadesivo ancora nel dispenser del nastro, facendo attenzione che è aderito fermamente al nastro. Scorrere delicatamente le pinzette tra la mica e il nastro, il livello più alto sarà rimosso e rimangono sul nastro. Subito dopo la rimozione, la piazza mica avrà la sua parte pulita rivolto verso il basso. Assicurati di capovolgere la mica sopra prima di riporlo in un contenitore. </li><li> Ripetere questo tre o quattro volte per assicurare la rimozione completa dello strato superiore più e pulizia adeguata. </li></ol></li><li> In alternativa, aderire la mica ad un contenitore o da tavolo con un pezzo di nastro biadesivo e utilizzare un secondo pezzo di ssegno di spunta a e staccare la parte superiore più strati di mica. La mica sarà adeguatamente puliti in entrambi i casi, anche se il metodo alternativo rende depositare DNA e risciacquo e asciugatura campione difficile a causa della seconda adesione al supporto. </li></ol> 3. Depositare Origami DNA su Mica <ol><li> In breve, miscelare il flacone di origami di DNA utilizzando un vortex per garantire anche la dispersione di nanostrutture in soluzione. </li><li> Dispensare 4 ml di soluzione sulla mica, assicurando che la punta della pipetta non tocchi il substrato. Lasciare l&#39;origami di DNA sul mica per circa 10 minuti al fine di garantire una copertura adeguata. Il tempo di deposizione varia a seconda della concentrazione di origami di DNA utilizzato così come la copertura desiderata (figure 2 e 3). <ol><li> Sciacquare la soluzione origami di DNA off del substrato di mica con 100 ml di acqua sterile sopra un lavandino o un recipiente di liquido. Raccogliete la mica con una pinzetta. Pipettare l&#39;acqua sullasubstrato, con il flusso della goccia verso la punta della pinzetta. Agitare la mica con un basso movimento affilati per rimuovere l&#39;acqua in eccesso. Tenere le pinzette in posizione verticale in modo che l&#39;acqua fluirà verso le pinzette per evitare la contaminazione del campione. </li></ol></li><li> Essiccare il substrato con un flusso costante di azoto (N 2) per 1 min. Assicurarsi che l&#39;acqua in eccesso viene rimossa. Ripetere il risciacquo con altri 100 ml di acqua sterile. Essiccare il substrato con N 2 per un ulteriore 3 min. Un substrato completamente asciutto è necessaria per il successo microscopia a forza atomica (AFM) analisi (Figura 4). </li><li> Analizzare il supporto con AFM o conservare in un contenitore chiuso. </li></ol> 4. CMOS / Silicon Cleaning Set-up <ol><li> ATTENZIONE: Quando si usano i CMOS set-up, utilizzare dispositivi di protezione individuale in ogni momento. I reagenti sono acidi forti, basi forti, acido fluoridrico (HF), e agenti fortemente ossidanti che can reagire con solventi di scarto se i reagenti non vengono smaltite correttamente. Rispettare le seguenti precauzioni: <ol><li> Casa dei CMOS panchina in una cappa chimica senza altri processi o set-up. </li><li> Indossare guanti di nitrile, camice da laboratorio, occhiali di sicurezza, guanti di nitrile industriali di grandi dimensioni, un grembiule fuoriuscita, e una visiera in ogni momento quando si utilizza la panca CMOS. </li><li> Utilizzare vasche di plastica come contenimento secondario quando le soluzioni sono preparate. </li><li> Utilizzare un misurino polimero fluorurato inerte per la gestione del HF concentrato. </li><li> Fare calcio gluconato unguento disponibile come primo soccorso per qualsiasi esposizione della pelle. </li><li> Consentono solo da personale adeguatamente addestrato per eseguire il processo. </li><li> Assicurarsi sempre un altro membro del laboratorio è presente in caso di emergenza. </li><li> Mantenere informazioni scheda di sicurezza per tutte le sostanze chimiche vicino al cofano. </li><li> Avere familiarità con l&#39;istituzione di politiche o fuoriuscita chimica e l&#39;esposizione dell&#39;azienda. Nota: HF permea prontamente pelleed è un tesoro di calcio, che colpisce le ossa e nervi dannosi in caso di esposizione. Esposizione cutanea a pochi ml di acido fluoridrico concentrato può essere pericoloso e persino fatale. Stabilire le precauzioni necessarie per garantire l&#39;esposizione non si verifica. </li></ol></li><li> Eseguire RCA1 e RCA2 in separata da 250 bicchieri di vetro ml su piastre separate. Ogni bicchiere deve contenere un ancoretta. Monitorare la temperatura della soluzione con termometri serrati in modo che il ancoretta non sbatte nel bulbo. Coprite i bicchieri con un vetro d&#39;orologio per diminuire gli effetti di evaporazione. </li><li> RCA1 Preparazione <ol><li> Mettere 50 ml di 18 MW x cm di acqua nel bicchiere RCA1 designato con un misurino. </li><li> Aggiungere 15 ml di idrossido di ammonio concentrato (NH 4 OH) nel becher. Risciacquare il misurino con 25 ml di acqua e aggiungere l&#39;acqua di risciacquo nel becher RCA1. </li><li> Accendere il fuoco e agitatore sulla piastra e portare il bagno RCA1 a 70 ° C. </li&gt; <li> Aggiungere 15 ml di 30% di perossido di idrogeno (H 2 O 2) nel becher RCA1. Utilizzare la soluzione RCA1 entro 1 ora dopo l&#39;H 2 O 2 è stato aggiunto. Il bagno può essere utilizzato più volte nell&#39;arco di tre giorni se 15 ml di perossido viene aggiunto al bagno ogni volta. </li><li> Risciacquare il misurino con acqua ed eliminare il risciacquo in una bottiglia di rifiuti RCA1 appropriata. </li></ol></li><li> RCA2 Preparazione <ol><li> Aggiungere 70 ml di 18 MW x cm di acqua nel bicchiere RCA2 designato utilizzando il misurino accuratamente sciacquati. </li><li> Aggiungere 15 ml di acido cloridrico concentrato (HCl). Risciacquare il misurino con 20 ml di acqua e aggiungere al bicchiere RCA2. </li><li> Aumentare il fuoco e mescolare velocità della piastra riscaldante fino a soluzione raggiunge i 70 ° C. </li><li> Aggiungere 15 ml di 30% H 2 O 2. Come il bagno RCA1, utilizzare questa soluzione entro 1 ora dal momento in cui viene aggiunto il H 2 O 2; Inoltre, il bagnopuò essere riutilizzato più volte nell&#39;arco di tre giorni se 15 ml di H 2 O 2 è aggiunto prima di ogni uso. </li></ol></li><li> HF Soluzione Preparazione <ol><li> Mettere 50 ml di acqua in un becher polimero fluorurato inerte. </li><li> Misura 4 ml di acido fluoridrico concentrato (49%) nel misurino di plastica e aggiungerlo al bicchiere polimero fluorurato inerte. </li><li> Risciacquare la plastica misurino con un totale di 50 ml di acqua, aggiungendo l&#39;acqua di risciacquo nel becher HF. Lavare il misurino con acqua ed eliminare i lavaggi in un contenitore per rifiuti HF designato. </li></ol></li></ol> 5. La preparazione e pulizia del substrato di silicio <ol><li> Taglio wafer di silicio in chip <ol><li> Identificare le indicazioni reticolo perpendicolari e parallele sulla superficie levigata piatta del wafer di silicio. Queste direzioni sono utilizzati per contribuire a rendere più facile piazze fendendo. Le seguenti istruzioni si riferiscono a cleaving silicio &lt;110&gt; e potrebbe non essere adatto per altri orientamenti di cristallo. </li><li> Posizionare il wafer di silicio lucidato-side-up su una superficie morbida, come un tovagliolo. Utilizzando la penna scrivano diamantato, delicatamente nick fondo della fetta lungo il bordo primario piatta. Inserire un filo, come ad esempio una graffetta, sotto il nick e comprimendo leggermente la cialda posizionando dita o pinzetta su entrambi i lati del nick e spingendo verso il basso. In questo modo si separare il wafer in due metà lungo la linea di reticolo cristallino in direzione fendi naturale. </li><li> Su un altro tovagliolo, con una matita e righello, misurare la larghezza desiderata dei quadrati marcando puntini sulla parte superiore e la parte inferiore del tovagliolo. Collegare questi punti con linee rette. Questo servirà come linea guida per forme anche quadrate. </li><li> Mettere uno dei wafer dimezza bordo-prima tra le linee misurate sul tovagliolo arrossata contro la linea e ripetere il passaggio in 5.1.2 L&#39;appena rotto perpendicolare pieces dovrebbero ora essere la larghezza dei quadrati spaccati. Ruotare il wafer orizzontalmente sul tovagliolo. Mettere tra le righe perpendicolari e ripetere il processo al punto 5.1.2. </li><li> Conservare i circuiti integrati della cialda appena spaccati in una fiala pulita riempita con acqua deionizzata per evitare di graffiare. I chip di silicio possono essere conservati a tempo indeterminato, ma devono essere puliti prima di iniziare gli esperimenti. </li></ol></li><li> CMOS Pulizia della Silicon <ol><li> Quando la soluzione RCA1 ha raggiunto la temperatura appropriata, immergere otto-dieci 1 cm x 1 centimetri chip di silicio nella soluzione utilizzando un inerte fluorurato cesto polimero con un &quot;diametro di 2. Bolle di ossigeno formeranno sul chip e pareti beaker. Se no bubbling si verifica, l&#39;H 2 O 2 è degradato. Lasciare i chip nella soluzione per 10 a 20 minuti, agitando il cesto su e giù ogni pochi minuti per mantenere i chip si attacchino. </li><li> Sollevare il cesto contenente i chip al silicio e scolateli bene. Spostare il cestino sopra to il bicchiere rifiuti e risciacquare abbondantemente con 18 MW x cm d&#39;acqua. Immergere nel bicchiere lavaggio e dondolare su e giù per 20 secondi. Scolare il canestro e risciacquare abbondantemente con acqua sopra il bicchiere rifiuti. Svuotare il bicchiere rifiuti in una bottiglia di scarico RCA1 designato e riempire con acqua. </li><li> Dopo la pulizia RCA1 completata, posizionare il cestello nel contenitore 01:50 HF per 10 a 20 secondi. Utilizzare un delicato movimento su e giù per mescolare i chip e HF. Sollevare il secchio dunk per consentire la HF di scaricare completamente via. Nota: Le superfici di chip dovrebbero essere idrofobiche; acqua non bagnare il chip, ma invece formare goccioline con angoli di contatto elevate. Questo indica che l&#39;ossido di silicio è stato inciso via ed il chip viene ora risolto da legami Si-H. </li><li> Porre il recipiente di lavaggio e risciacquo bicchiere in una vasca di plastica, spostare il cestino sopra il bicchiere di risciacquo e risciacquare con 18 MW x cm d&#39;acqua. Immergere il cestello nel contenitore di lavaggio e agitare per 20 secondi. </li><li> Completa un secondo scarico e Rinse ciclo con 18 MW x cm d&#39;acqua. Dump l&#39;acqua di lavaggio nel contenitore risciacquo e riempire il bicchiere di lavaggio con acqua. Versare tutti i rifiuti in un flacone di scarico HF plastica designato. </li><li> Quando la soluzione RCA2 ha raggiunto la temperatura appropriata, immergere i chip di silicio nelle soluzioni utilizzando il cesto. Lasciare nella soluzione per 10 a 20 min. Il chip sarà ora idrofilo a causa della crescita di un sottile (1-2 nm) di ossido di pellicola. </li><li> Rimuovere dopo la giusta quantità di tempo e di seguire le stesse procedure di risciacquo come ad RCA1. Smaltire i rifiuti nel contenitore dei rifiuti RCA2 appropriata. Rimuovere ogni chip dal cestino con le pinzette in plastica, sciacquare con acqua e asciugare con azoto. </li><li> Conservare chips in una scatola di wafer di plastica o in una fiala di 18 MW x cm d&#39;acqua. Il silicio rimarrà pulito se conservati in acqua per circa tre giorni dopo la pulizia. Assicurarsi che l&#39;area di lavoro è adeguatamente ripulito e l&#39;esterno dei guanti CMOS sono stati lavati. Lasciare la CMGuanti OS nel cappuccio a secco. </li></ol></li></ol> 6. Depositare Origami DNA su Silicon APTES-funzionalizzati <ol><li> Auto-assemblato monostrato Formazione su silicio <ol><li> APTES caldo per RT prima dell&#39;apertura. Se la bottiglia è troppo freddo, condensa può verificarsi, causando idrolisi dei APTES durante la conservazione. Aggiungi 1.980 ml di 18 MW x cm d&#39;acqua e 20 ml di APTES ad una fiala di scintillazione pulito e agitare per mescolare. Utilizzare immediatamente questa soluzione. </li><li> Inserire un chip di silicio pulito riflettente-side-up nella fiala di scintillazione, cap, e lasciate riposare per 20 minuti. Rimuovere il chip con una pinzetta e sciacquare con 200 ml di acqua e asciugare per 1 minuto con un flusso di N 2. </li></ol></li><li> Depositare origami di DNA su APTES funzionalizzato Silicon Nota: La procedura per il deposito di origami di DNA su silicio funzionalizzato sono analoghi a quelli per il deposito su mica. <ol><li> Brevemente miscelare il flacone origami di DNA e pipettare 4 ml di soluzionesul substrato di silicio. Se necessario, aumentare il volume della soluzione origami di DNA utilizzati per coprire l&#39;intero substrato come il silicio funzionalizzato è più idrofobico del substrato di mica. Utilizzare una scivolata copertura in vetro a premere la soluzione di deposizione e ad evitare l&#39;evaporazione durante le lunghe deposizioni. </li><li> Sia la soluzione riposare per il tempo necessario affinché la concentrazione utilizzata e la copertura desiderata (vedere figure 2 e 3 per l&#39;effetto del tempo e concentrazione sulla copertura di superficie). Sciacquare il substrato con 100 ml di sterile 18 MW x cm acqua e asciugare con N 2 per 1 min. </li><li> Ripetere il risciacquo con altri 100 ml di acqua sterile e asciugare il substrato con N 2 per 3 min. </li><li> Conservare il campione in un contenitore pulito fino a ulteriori esperimenti o di imaging possono essere eseguiti. Campioni cominciano a mostrare di accumulo del particolato dopo circa uno o due settimane di conservazione a seconda di come much sono gestite. </li></ol></li></ol> 7. AFM Imaging and Image Analysis di Origami DNA Campioni <ol><li> Utilizzare AFM in modalità Tapping in aria a scopo di imaging. Toccando modalità assicura che una forza minima sarà applicata alle nanostrutture fragili, rispetto alla modalità di contatto. Nota: I parametri di imaging dipenderanno strumento. Tutte le immagini presentate sono state catturate utilizzando una MultiMode Nanoscope IIIa. </li><li> Selezionare le sonde AFM per la non-contatto / modalità in aereo toccando, con oro rivestimento riflettente, una frequenza di risonanza (nominale) di ~ 300 kHz, forza costante di 40 N / m, e punta il raggio &lt;10 nm. </li><li> Elaborare e analizzare le immagini AFM utilizzando Nanoscope software di analisi. Eseguire calcoli di copertura utilizzando ImageJ. 19 </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Ci sono diversi passaggi che devono essere sottolineata per ottenere risultati coerenti e ideali. Per i campioni di mica, a seguito di un rigoroso e accurato risciacquo e asciugatura regime, come nelle fasi 3.3 e 3.4, farà in modo che le immagini di alta qualità di origami di DNA dell&#39;individuo possono essere raggiunti utilizzando AFM senza i vari problemi descritti nella sezione risultati rappresentativi. Di importanza primaria per i campioni di silicio è la pulizia del substrato. Seguendo le procedure di pulizi...

Introdotto nel 2006, origami di DNA utilizza la natura auto-assemblaggio di oligonucleotidi di DNA per la produzione di nanostrutture progettabili e molto ordinate. 1 Una miriade di strutture sono stati segnalati, che vanno da smiley volti agganciato scatole in 3 dimensioni. 2 origami di DNA può essere funzionalizzato con varie biomolecole e nanostrutture, dando luogo ad applicazioni di ricerca in nanoelettronica, medicina e informatica quantistica. 3 Tuttavia, l&#39;analisi e molte applicazioni future non dipendono solo sulla progettazione strutturale, ma anche l&#39;adesione delle nanostrutture origami DNA alle superfici. I metodi descritti in questo manoscritto riguardano la preparazione dei campioni di DNA origami su due tipi di substrati: mica e ossido di silicio funzionalizzato. Mica è il substrato di scelta per studi origami DNA perché è atomicamente piatta, con un&#39;altezza strato di 0,37 nm ± 0,02 nm. 4 È anche easily puliti, rendendo la preparazione del campione e microscopia a forza atomica (AFM) studi semplice. Mica muscovite contiene un&#39;alta densità di potassio in ciascun piano di clivaggio, ma questi ioni diffusa dalla superficie mica quando in acqua. Per mediare il legame di Origami DNA al substrato di mica, Mg 2+ è utilizzato per invertire la carica negativa della mica ed elettrostaticamente impegnare la spina dorsale fosfato DNA al substrato (Figura 1A). 5 Miscugli di DNA ricotto in presenza di grandi eccessi di filamenti sintetiche conferiscono elevata copertura e buone immagini sul mica perché l&#39;adesione di origami di DNA alla 2+ superficie -terminated Mg è molto più forte l&#39;adesione di oligonucleotidi a singolo filamento (fili fiocco). Altri ioni positivi, compresi Ni 2+ e Co 2+ possono essere utilizzati per controllare l&#39;adesione di DNA su mica. 6,7 Modifica della concentrazione di cationi monovalenti e divalenti in soluzione può mediare Adhesione e diffusione superficie tassi di origami di DNA. 8 Tuttavia, il protocollo per la preparazione di sottofondi mica e depositando e risciacquare l&#39;origami è spesso non esplicitamente descritta nei manoscritti pubblicati. 9 Senza un protocollo chiaro, risultati riproducibili possono essere difficili da ottenere. Mica è un isolante, quindi non è adatto come substrato per alcune applicazioni in nanoelettronica. Silicon passivata con un ossido sottile nativo ha desiderabili proprietà elettroniche, compresa la compatibilità con trasformazione preliminare gratuito semiconduttore metallo-ossido (CMOS) per creare strutture di ingresso / uscita e le caratteristiche topografiche. Wafer di silicio memorizzati in aria sono passivate sia con un ossido termico spesso o sottile pellicola di ossido nativo che è relativamente sporca, con un elevato numero di particelle. Ossido di silicio ha una densità di carica superficiale molto più basso di mica, e la densità di carica dipende altamente preparazione di ossido e la storia. Alle concentrazioni di ioni magnesio above 150 mm, buone coperture (fino a 4 / micron 2) di forma rettangolare origami di DNA può essere realizzato su di ossigeno plasma trattato substrati di silicio; tuttavia, questa concentrazione e la copertura possono variare a seconda delle dimensioni e disegno delle nanostrutture utilizzati. 10 Un protocollo alternativo per accordare la carica superficiale è quello di collegare un cationico monostrato auto-assemblato di 3-amminopropiltrietossisilano (APTES) (Figura 1B) per l&#39;ossido. L&#39;ammina primaria APTES può essere protonata a valori di pH inferiori a 9, modificando la carica e idrofobicità del substrato. 11 Per un monostrato completo di APTES da depositare con successo, il silicio deve essere opportunamente pulito usando Radio Corporation of America (RCA) protocolli . Questi protocolli includono trattamenti in idrossido di ammonio e soluzioni di perossido di idrogeno (RCA1) per rimuovere i residui organici e contaminanti particellari. Una breve etch in soluzione acquosa di acido fluoridrico rimuove lo strato di ossido nativo insiemeeventuali contaminanti ionici che aderiscono al ossido. Infine, i campioni sono esposti ad una soluzione di acido cloridrico e acqua ossigenata (RCA2) per rimuovere metallo e contaminanti ionici e formare un sottile strato di ossido uniforme. 12 La maggior parte delle camere bianche hanno designato cappe per protocolli di pulizia CMOS, con regole severe su ciò che può essere usato in queste aree. Un problema comune si presenta sotto forma di ioni come il sodio, che possono disturbare le proprietà elettroniche di strutture CMOS con la creazione di trappole midbandgap. 13 ioni comunemente usato in origami di DNA di preparazione e di deposizione buffer potrebbero contaminare i bagni CMOS e causare problemi per altri ricercatori che utilizzano la camera pulita. Per questo motivo, il nostro gruppo utilizza un &#39;sporche &quot;CMOS panchina di pulizia predisposto appositamente per i piccoli campioni utilizzati per la ricerca origami di DNA. Questo processo è una buona alternativa per la camera bianca tradizionale set-up e può essere adatto per i laboratori che non hanno accesso a una panchina CMOS camera bianca.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Eppendorf epT.I.P.S. Reloads, capacity 2-200 &#956;L&#160;</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>22491733</td>
			<td>10 reload tray of 96 tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge Tubes, Polypropylene</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>87003-290</td>
			<td>0.65 mL, natural</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Research Plus Pippete - Single Channel - 20-200 &#956;L</td>
			<td>A. Daigger &#38; Company, Inc.</td>
			<td>EF8960F-3120000054 EACH</td>
			<td>Adjustable Volume</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Research Plus Pippete - Single Channel - 2-20 &#956;L</td>
			<td>A. Daigger &#38; Company, Inc.</td>
			<td>EF8960D-3120000038 EACH</td>
			<td>Adjustable Volume</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scotch 237 Permanent Double-Sided Tape</td>
			<td>Office Depot, Inc.</td>
			<td>602710</td>
			<td>3/4&#34; x 300&#34;, Pack of 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex Mixer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>M37610-33Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wafer container single, 2&#34; (50 mm), 60 mm x 11 mm</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>64917-2</td>
			<td>6 per pack</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6&#34; Wafer, P-type, &#60;100&#62; orientation, w/ primary flat</td>
			<td>Nova Electronic Materials, Ltd.</td>
			<td>GC49266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Powder-Free Nitrile Examination Gloves</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>82062-428</td>
			<td>Catalog number is for size large</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Accuracy Noncontact probes with Au reflective coating</td>
			<td>K-Tek Nanotechnology, Inc.</td>
			<td>HA_NC/15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave Pan</td>
			<td>A. Daigger &#38; Company, Inc.</td>
			<td>NAL692-5000 EF25341C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sol-Vex II Aggressive Gloves, Size: 9-9.5; 15 mil, 13 inch - 1 dz</td>
			<td>Spectrum Chemical Mfg. Corp.</td>
			<td>106-15055</td>
			<td>Before use, rinse with water and scrub together until no bubbles form on the gloves.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers PTFE 200 mm Square</td>
			<td>Dynalon Corp.</td>
			<td>316504-0002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Muscovite Mica Sheets V-5 Quality</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>71850-01</td>
			<td>10 per pack</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mica Disc, 10 mm</td>
			<td>Ted Pella, Inc</td>
			<td>50</td>
			<td>Mica discs are optional</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scriber Diamon Pen for Glassware</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>52865-005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintillation Vials, Borosilicate Glass, with Screw Cap - 20 mL</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>66022-060</td>
			<td>Case of 500, with attached polypropylene cap and pulp foil liner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 x 5 Inch Top PC-200 Hot Plate, 120 V/60 Hz</td>
			<td>Dot Scientific, Inc.</td>
			<td>6759-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight-Sided Glass Jars, Wide Mouth</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>89043-554</td>
			<td>Case of 254, caps with pulp/vinyl liner attached</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standar-Grade Glass Beaker, 250 mL Capacity</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>173506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beakers, PTFE</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>89026-022</td>
			<td>For use with HF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shallow form watch glass, 3&#34;</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>66112-107</td>
			<td>Case of 12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Storage Container</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>470195-354</td>
			<td>For secondary container</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>General-Purpose Liquid-In-Glass Thermometers</td>
			<td>VWR International, LLC</td>
			<td>89095-564</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High precision and ultra fine tweezers</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>78310-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Faceshield</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>18-999-4542</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neoprene Apron</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>19-810-609</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Gluconate, Calgonate</td>
			<td>W.W Grainger, Inc.</td>
			<td>13W861</td>
			<td>Tube, 25 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide 30 % CR ACS 500 mL</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>H325 500</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-Aminopropyltriethoxysilane</td>
			<td>Gelest Inc.</td>
			<td>SIA0610.0-25GM</td>
			<td>Let warm to room temperature before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium hydroxide, 2.5 L</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>A669-212</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>A144-212</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrofluoric acid</td>
			<td>Fisher Scientific, Inc.</td>
			<td>A147-1LB</td>
			<td>HARMFUL, TOXIC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MultiMode Nanoscope IIIa</td>
			<td>Veeco Instruments, Inc.</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Any AFM capable of tapping mode is suitable for analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dunk basket</td>
			<td>Made in lab</td>
			<td>Made in lab</td>
			<td>The dunk basket was made using the bottom of a PTFE bottle with holes drilled in, PTFE handle, and all PTFE screws.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of mica and silicon substrates for dna origami analysis and experimentation

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of these applications require interaction with and adhesion of DNA nanostructures to a substrate. Due to its atomically flat and easily cleaned nature, mica has been the substrate of choice for DNA origami experiments. However, the practical applications of mica are relatively limited compared to those of semiconductor substrates. For this reason, a straightforward, stable, and repeatable process for DNA origami adhesion on derivatized silicon oxide is presented here. To promote the adhesion of DNA nanostructures to silicon oxide surface, a self-assembled monolayer of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) is deposited from an aqueous solution that is compatible with many photoresists. The substrate must be cleaned of all organic and metal contaminants using Radio Corporation of America (RCA) cleaning processes and the native oxide layer must be etched to ensure a flat, functionalizable surface. Cleanrooms are equipped with facilities for silicon cleaning, however many components of DNA origami buffers and solutions are often not allowed in them due to contamination concerns. This manuscript describes the set-up and protocol for in-lab, small-scale silicon cleaning for researchers who do not have access to a cleanroom or would like to incorporate processes that could cause contamination of a cleanroom CMOS clean bench. Additionally, variables for regulating coverage are discussed and how to recognize and avoid common sample preparation problems is described.

Due variabili dettare la copertura di origami di DNA sul substrato: concentrazione della soluzione e il tempo di esposizione. Le caratteristiche di adsorbimento di origami DNA su mica e APTES ossido di silicio funzionalizzate sono state precedentemente riportate. 13 Il rapporto tra la concentrazione di origami di DNA nella soluzione di deposizione e le coperture finali mica sono riassunti nella Tabella 1 e nella Figura 2, che mostra i risultati di concentrazione crescente in ...

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Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

Reproducible cleaning processes for substrates used in DNA origami research are described, including bench-top RCA cleaning and derivatization of silicon oxide. Protocols for surface preparation, DNA origami deposition, drying parameters, and simple experimental set-ups are illustrated.

Preparazione di Mica e Silicon substrati per il DNA Origami Analisi e sperimentazione

The designed nature and controlled, one-pot synthesis of DNA origami provides exciting opportunities in many fields, particularly nanoelectronics. Many of ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

14.2K Views.  University of Notre Dame. Reproducible cleaning processes for substrates used in DNA origami research are described, including bench-top RCA cleaning and derivatization of silicon oxide. Protocols for surface preparation, DNA origami deposition, drying parameters, and simple experimental set-ups are illustrated.

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Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two dimensional (2D) structures. These technologies are mature, offer high precision and many of them can be implemented in a high-throughput manner. We leverage the advantages of planar lithography and combine them with self-folding methods1-20 wherein physical forces derived from surface tension or residual stress, are used to curve or fold planar structures into three dimensional (3D) structures. In doing so, we make it possible to mass produce precisely patterned static and reconfigurable particles that are challenging to synthesize.
In this paper, we detail visualized experimental protocols to create patterned particles, notably, (a) permanently bonded, hollow, polyhedra that self-assemble and self-seal due to the minimization of surface energy of liquefied hinges21-23 and (b) grippers that self-fold due to residual stress powered hinges24,25. The specific protocol described can be used to create particles with overall sizes ranging from the micrometer to the centimeter length scales. Further, arbitrary patterns can be defined on the surfaces of the particles of importance in colloidal science, electronics, optics and medicine. More generally, the concept of self-assembling mechanically rigid particles with self-sealing hinges is applicable, with some process modifications, to the creation of particles at even smaller, 100 nm length scales22, 26 and with a range of materials including metals21, semiconductors9 and polymers27. With respect to residual stress powered actuation of reconfigurable grasping devices, our specific protocol utilizes chromium hinges of relevance to devices with sizes ranging from 100 &mu;m to 2.5 mm. However, more generally, the concept of such tether-free residual stress powered actuation can be used with alternate high-stress materials such as heteroepitaxially deposited semiconductor films5,7 to possibly create even smaller nanoscale grasping devices.

We describe experimental details of the synthesis of patterned and reconfigurable particles from two dimensional (2D) precursors. This methodology can be used to create particles in a variety of shapes including polyhedra and grasping devices at length scales ranging from the micro to centimeter scale.

Origami Ispirato auto-assemblaggio di particelle Fantasia e riconfigurabile

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

Ricerca

Chimica

Isolation and Preparation of Bacterial Cell Walls for Compositional Analysis by Ultra Performance Liquid Chromatography

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the face of turgor pressures several atmospheres in magnitude. Across the diverse shapes and sizes of the bacterial kingdom, the cell wall is composed of peptidoglycan, a macromolecular network of sugar strands crosslinked by short peptides. Peptidoglycan&#8217;s central importance to bacterial physiology underlies its use as an antibiotic target and has motivated genetic, structural, and cell biological studies of how it is robustly assembled during growth and division. Nonetheless, extensive investigations are still required to fully characterize the key enzymatic activities in peptidoglycan synthesis and the chemical composition of bacterial cell walls. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) is a powerful analytical method for quantifying differences in the chemical composition of the walls of bacteria grown under a variety of environmental and genetic conditions, but its throughput is often limited. Here, we present a straightforward procedure for the isolation and preparation of bacterial cell walls for biological analyses of peptidoglycan via HPLC and Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC), an extension of HPLC that utilizes pumps to deliver ultra-high pressures of up to 15,000 psi, compared with 6,000 psi for HPLC. In combination with the preparation of bacterial cell walls presented here, the low-volume sample injectors, detectors with high sampling rates, smaller sample volumes, and shorter run times of UPLC will enable high resolution and throughput for novel discoveries of peptidoglycan composition and fundamental bacterial cell biology in most biological laboratories with access to an ultracentrifuge and UPLC.

The bacterial cell wall is composed of peptidoglycan, a macromolecular network of sugar strands crosslinked by peptides. Ultra Performance Liquid Chromatography provides high resolution and throughput for novel discoveries of peptidoglycan composition. We present a procedure for the isolation of cell walls (sacculi) and their subsequent preparation for analysis via UPLC.

Isolamento e preparazione delle pareti cellulari batteriche per l'analisi compositia mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the ...

Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both stimuli and cargo can be tailored according to specific needs. Here we describe the DNA nanorobot fabrication protocol, with the use of the DNA origami technique. The procedure initiates by mixing short single-strand DNA staples into a stock mixture which is then added to a long, circular, single-strand DNA scaffold in presence of a folding buffer. A standard thermo cycler is programmed to gradually lower the mixing reaction temperature to facilitate the staples-to-scaffold annealing, which is the guiding force behind the folding of the nanorobot. Once the 60 hr folding reaction is complete, excess staples are discarded using a centrifugal filter, followed by visualization via agarose-gel electrophoresis (AGE). Finally, successful fabrication of the nanorobot is verified by transmission electron microscopy (TEM), with the use of uranyl-formate as negative stain.

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here we describe a protocol for the folding of a bio-responsive robot from DNA origami, its purification and negative staining for transmission electron microscopic imaging (TEM).

Pieghevole e caratterizzazione di un robot bio-reattiva da origami di DNA

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step process based on the preparation of a sol in a one-pot synthesis which is followed by the deposition of a gel film on Si(100) substrates by evaporation induced self-assembly using the dip-coating technique and ends with a thermal treatment of the material to induce the gel crystallization and the growth of the quartz film. The formation of a silica gel is based on the reaction of a tetraethyl orthosilicate and water, catalyzed by HCl, in ethanol. However, the solution contains two additional components that are essential for preparing mesoporous epitaxial quartz films from these silica gels dip-coated on Si. Alkaline earth ions, like Sr2+ act as glass melting agents that facilitate the crystallization of silica and in combination with cetyl trimethylammonium bromide (CTAB) amphiphilic template form a phase separation responsible of the macroporosity of the films. The good matching between the quartz and silicon cell parameters is also essential in the stabilization of quartz over other SiO2 polymorphs and is at the origin of the epitaxial growth.

A protocol is presented for the preparation of piezoelectric macroporous epitaxial films of quartz on silicon by solution chemistry using dip-coating and thermal treatments in air.

Preparazione di macroporosi Epitassiali Films quarzo su silicio da Solution Chemical Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Gene-therapy Inspired Polycation Coating for Protection of DNA Origami Nanostructures

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in physiological fluids induce denaturation and degradation of self-assembled DNA nanostructures. In non-viral gene delivery, enzymatic degradation of DNA is overcome by the encapsulation of the negatively charged DNA in a cationic shell. Herein, inspired by gene delivery advancements, a simple, one-step and robust methodology is presented for the stabilization of DNA origami nanostructures by coating them with chitosan and linear polyethyleneimine. The polycation coating efficiently protects DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media. This method also preserves the full addressability of enzyme- and aptamer-based functionalization of DNA nanostructures.

Here, a protocol for the protection of DNA origami nanostructures in Mg-depleted and nuclease-rich media using natural cationic polysaccharide chitosan and synthetic linear polyethyleneimine (LPEI) coatings is presented.

Terapia genica ispirato Polycation rivestimento per la protezione di nanostrutture di DNA Origami

DNA origami nanostructures hold an immense potential to be used for biological and medical applications. However, low-salt conditions and nucleases in ...

Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic nanostructures. The high spatial precision of a DNA origami-templated assembly allows controlling the coupling between plasmonic resonances of individual particles and enables tailoring optical properties of the constructed nanostructures. Recently, chiral plasmonic systems attracted a lot of attention due to the strong correlation between the spatial configuration of plasmonic assemblies and their optical responses (e.g., circular dichroism [CD]). In this protocol, we describe the whole workflow for the generation of DNA origami-based chiral assemblies of gold nanorods (AuNRs). The protocol includes a detailed description of the design principles and experimental procedures for the fabrication of DNA origami templates, the synthesis of AuNRs, and the assembly of origami-AuNR structures. In addition, the characterization of structures using transmission electron microscopy (TEM) and CD spectroscopy is included. The described protocol is not limited to chiral configurations and can be adapted for the construction of various plasmonic architectures.

We describe the detailed protocol for the DNA origami-based assembly of gold nanorods into chiral plasmonic metamolecules with strong chiroptical responses. The protocol is not limited to chiral configurations and can be easily adapted for the fabrication of various plasmonic architectures.

Assemblaggio di nanorod oro in Metamolecules plasmoniche chirale utilizzando modelli di Origami del DNA

The inherent addressability of DNA origami structures makes them ideal templates for the arrangement of metal nanoparticles into complex plasmonic ...

Growth of Gold Dendritic Nanoforests on Titanium Nitride-coated Silicon Substrates

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a fluoride-assisted galvanic replacement reaction (FAGRR) is employed for the rapid and easy deposition of gold dendritic nanoforests (Au DNFs) on the TiN/Si substrates. Scanning electron microscopy (SEM) images and energy-dispersive X-ray spectroscopy patterns of TiN/Si and Au DNFs/TiN/Si samples validate that the synthesis process is accurately controlled. Under the reaction conditions in this study, the thickness of the Au DNFs increases linearly to 5.10 &#177; 0.20 &#181;m within 15 min of the reaction. Therefore, the employed synthesis procedure is a simple and rapid approach for preparing Au DNFs/TiN/Si composites.

This study presents a feasible procedure for synthesizing gold dendritic nanoforests on titanium nitride/silicon substrates. The thickness of gold dendritic nanoforests increases linearly within 15 min of a synthesis reaction.

Crescita di Nanoforests dendritiche oro su substrati di silicio rivestiti in nitruro di titanio

In this study, a high-power impulse magnetron sputtering system is used to coat a flat and firm titanium nitride (TiN) film on silicon (Si) wafers, and a ...

DNA Origami-Mediated Substrate Nanopatterning of Inorganic Structures for Sensing Applications

Structural DNA nanotechnology provides a viable route for building from the bottom-up using DNA as construction material. The most common DNA nanofabrication technique is called DNA origami, and it allows high-throughput synthesis of accurate and highly versatile structures with nanometer-level precision. Here, it is shown how the spatial information of DNA origami can be transferred to metallic nanostructures by combining the bottom-up DNA origami with the conventionally used top-down lithography approaches. This allows fabrication of billions of tiny nanostructures in one step onto selected substrates. The method is demonstrated using bowtie DNA origami to create metallic bowtie-shaped antenna structures on silicon nitride or sapphire substrates. The method relies on the selective growth of a silicon oxide layer on top of the origami deposition substrate, thus resulting in a patterning mask for following lithographic steps. These nanostructure-equipped surfaces can be further used as molecular sensors (e.g., surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS)) and in various other optical applications at the visible wavelength range owing to the small feature sizes (sub-10 nm). The technique can be extended to other materials through methodological modifications; therefore, the resulting optically active surfaces may find use in development of metamaterials and metasurfaces.

Here, we describe a protocol to create discrete and accurate inorganic nanostructures on substrates using DNA origami shapes as guiding templates. The method is demonstrated by creating plasmonic gold bowtie-shaped antennas on a transparent substrate (sapphire).

Il nanopatterndifid antistrato DNA Mediato delle strutture inorganiche per applicazioni di rilevamento

Structural DNA nanotechnology provides a viable route for building from the bottom-up using DNA as construction material. The most common DNA ...

Preparation of Nanoparticles for ToF-SIMS and XPS Analysis

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, chemistry, and their potential to enable advanced materials. To effectively understand and regulate the physico-chemical properties and potential adverse effects of nanoparticles, validated measurement procedures for the various properties of nanoparticles need to be developed. While procedures for measuring nanoparticle size and size distribution are already established, standardized methods for analysis of their surface chemistry are not yet in place, although the influence of the surface chemistry on nanoparticle properties is undisputed. In particular, storage and preparation of nanoparticles for surface analysis strongly influences the analytical results from various methods, and in order to obtain consistent results, sample preparation must be both optimized and standardized. In this contribution, we present, in detail, some standard procedures for preparing nanoparticles for surface analytics. In principle, nanoparticles can be deposited on a suitable substrate from suspension or as a powder. Silicon (Si) wafers are commonly used as substrate, however, their cleaning is critical to the process. For sample preparation from suspension, we will discuss drop-casting and spin-coating, where not only the cleanliness of the substrate and purity of the suspension but also its concentration play important roles for the success of the preparation methodology. For nanoparticles with sensitive ligand shells or coatings, deposition as powders is more suitable, although this method requires particular care in fixing the sample.

A number of different procedures for preparing nanoparticles for surface analysis are presented (drop casting, spin coating, deposition from powders, and cryofixation). We discuss the challenges, opportunities, and possible applications of each method, particularly regarding the changes in the surface properties caused by the different preparation methods.

Preparazione di nanoparticelle per l'analisi ToF-SIMS e XPS

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, ...

Misure SERS a singola molecola abilitate da nanoantenne di origami a DNA plasmonico

Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has the capability to detect single molecules for which high field enhancement is required. Single-molecule (SM) SERS is able to provide molecule-specific spectroscopic information about individual molecules and therefore yields more detailed chemical information than other SM detection techniques. At the same time, there is the potential to unravel information from SM measurements that remain hidden in Raman measurements of bulk material. This protocol outlines the SM SERS measurements using a DNA origami nanoantenna (DONA) in combination with atomic force microscopy (AFM) and Raman spectroscopy. A DNA origami fork structure and two gold nanoparticles are combined to form the DONAs, with a 1.2-2.0 nm gap between them. This allows an up to 1011-fold SERS signal enhancement, enabling measurements of single molecules. The protocol further demonstrates the placement of a single analyte molecule in a SERS hot spot, the process of AFM imaging, and the subsequent overlaying of Raman imaging to measure an analyte in a single DONA.

Autore in primo piano: Misure di scattering Raman potenziate dalla superficie di una singola molecola abilitate da nanoantenne di origami di DNA plasmonico  

This protocol demonstrates single-molecule surface-enhanced Raman scattering (SERS) measurements using a DNA origami nanoantenna (DONA) combined with colocalized atomic force microscopy (AFM) and Raman measurements.

Misurazioni dello scattering Raman potenziato dalla superficie di una singola molecola rese possibili da nanoantenne di origami di DNA plasmonico

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has the capability to detect single molecules for which high field enhancement is required. Single-molecule (SM) ...