この方法は強いカイオプティカル応答を用いる3次元キラルプラズモニックアセンブリの製造を可能にする。このアプローチの主な利点は、自由に入手可能なソフトウェアツールと一般的な生化学ラボ装置を使用して複雑な金属ナノ構造体を製造できることです。この手順を実証するには、大学院生のイケ・ホアンと私の研究室のポスドクであるミン・カ・グエンです。
DNA折り紙テンプレートを設計するには、caDNAnoを使用します。テンプレートの目的の形状に従って、ステープル ストランドでスキャフォールドをルーティングします。次に、シーケンスツールをクリックして、ステープルストランドシーケンスを生成します。
ペイント ツールをクリックし、さらに変更が必要なステープル ストランドをマークします。[エクスポート]ツールをクリックして、DNAステープルシーケンスをCSVファイルにエクスポートします。次に、CSV ファイルをスプレッドシート アプリケーションにインポートします。
金ナノロッドアセンブリのハンドルとして使用するステープルの端にポリアデニン配列を追加します。ロック シーケンスを使用して、設計されたロック サイトのステープル ストランドを変更します。同量の濃度正規化されたステープルオリゴヌクレオチドを混合して、ハンドルとロック付きのストランドを含むステープルストランドの作業ストックを準備します。
次に、折り紙の混合物をテキストプロトコルで詳述したように準備します。サーモサイクラーで混合物を80度から20度までアニールします。1%ゲルの場合、電子レンジで混合物を加熱することによってTBEの100ミリリットルにアガロースの1グラムを溶解します。
10,000X DNA染色の10マイクロリットルを染色仕様に従って添加します。抽出工程でのUV光への暴露を最小限に抑えるために、青色の励起の下で視覚化できるDNA染色を使用する。ゲルをキャストし、室温で30分間インキュベートします。
その後、ゲルボックスを氷水浴に入れます。折り紙のサンプルに負荷バッファーを追加し、使用するコーンに応じて適切なボリュームでウェルにサンプルをロードします。80ボルトで2時間電気泳動を実行します。
ゲルイメージャーでゲルをイメージします。青色光の半透明化器を使用してバンドを可視化し、折り紙バンドをカットします。その後、パラフィルム上のゲルを粉砕し、液体を抽出します。
回収収率は約40%ピペットで遠心フィルターユニットに液体を入れ、5分間Gの3,000倍で回転します。UV可視分光計で260ナノメートルの折り紙溶液の吸収を測定します。金ナノロッドを調製するには、丸底フラスコに15ミリリットルの温水で0.55グラムのCTABと0.037グラムの2、6-ジヒドロキシ安息香酸を溶解します。
溶液を摂氏30度に冷却した後、硝酸4ミリモルの600マイクロリットルを加え、450 RPMで2分間かき混ぜます。30°Cで15分間、溶液を乱さずに放置します。次に、1ミリモルの水素テトラクロロウレート15ミリリットルを溶液に加え、450 RPMで15分間攪拌します。
また、120マイクロリットルの64ミリモルLアスコルビン酸を加え、すぐに1,200RPMで30秒間かき混ぜます。さて、12マイクロリットルの金の種子を加え、1,200 RPMで30秒間かき混ぜ続けます。水浴中に18時間摂氏30度で溶液をインキュベートします。
溶液を乱さないで、キャップを使ってフラスコを閉めてください。得られた溶液を摂氏20度で12分間9、500倍Gで遠心管と遠心分離機に移します。上清を捨て、ペレットを20ミリリットルの超純水に分散させます。
もう1回遠心分離工程を行い、最後のペレットを蒸留水の3ミリリットルに分散させます。縦プラズモン共鳴の絶滅係数を用いて、UV可視吸収測定から金ナノロッドの濃度を推定します。10ナノモルゴールドナノロッドの150マイクロリットルと0.5ミリモルTCEP処理チオールDNAの40マイクロリットルを混合します。
最終的なSDS濃度0.05%に達するまで、1%SDSを金ナノロッド溶液に加えます。PHを2.5~3の間に、約1マイクロリットルの1モルHCLで調整します。70 RPMで振りながら2時間インキュベートする。
塩化ナトリウムを加えて、0.5モルの最終塩化ナトリウム濃度に達し、70RPMで振りながら室温で4時間インキュベートします。次に、PHを約8.5に調整し、10X TBEバッファーで夜間にインキュベートします。DNAゴールドナノロッドを洗浄バッファーの1ミリリットルと遠心分離機を7,000倍Gで30分間混合して4回洗浄します。
上清を取り除き、残りの液体中のDNA金ナノロッドを再懸濁する。UV可視吸収測定からDNA金ナノロッドの濃度を以前と同様に推定します。精製されたDNA金ナノロッドの溶液に塩化マグネシウムを10ミリモルの最終濃度に加えます。
精製したDNAの金ナノロッドと折り紙を10~1の比率に混ぜ、400RPMで振りながら摂氏40度から摂氏20度の温度制御を備えたミキサーで混合物を得る。0.7%アガロースゲル電気泳動を使用して、最終的な折り紙金ナノロッド構造を精製します。TEMイメージングの場合、0.75%ウラニル定溶液の200マイクロリットルと5モル水酸化ナトリウム1マイクロリットルを混合します。
すぐに2〜3分間渦。その後、14,000倍のG.で3~4分間の汚れ溶液を遠心分離し、アルミニウム箔で包んで光露光から汚れを保護します。テキストプロトコルに記載されているようにTEMグリッドの水和物性を増加した後、ピペット5マイクロリットルのサンプルがTEMグリッド上にドロップする。
5~8分のインキュベーションの後、グリッドの端にあるフィルターペーパーにそっと触れてドロップを取り除きます。さて、ピペットはパラフィルムの一部に1つの大きな滴と汚れ溶液の1つの小さな滴。小さな汚れ溶液のドロップにグリッドを置き、グリッドの端にフィルターペーパーを触れることによってすぐに乾燥します。
その後、30秒間大きな汚れ溶液ドロップに置きます。ここに示されているのは、DNA折り紙テンプレートのTEM画像です。折り紙構造は、足場ストランドによって結合された2つの14のらせん束で構成されています。
ここで、金ナノロッドの代表的なTEM画像が示されている。合成された金ナノロッドの平均寸法は70×30ナノメートルです。この画像は、焼鈍後の折り紙上の金ナノロッドダイマーを示しています。
TEMグリッドへの結合性の好みにより、折り紙金ナノロッドアセンブリは通常、平行折り紙束とロッドとして見られています。このプロトコルは、強いプラズモニック円形二色性応答を有するキラルメタ分子への金ナノロッドの組み立ての高い収率を可能にする。ここに示されているのは、閉じた構造と開いた構造のスペクトルです。
その開発後、この技術は、研究者が複雑な自己集合型金属ナノ構造体のプラズモニック光学特性を探求する道を開いた。テキストプロトコルに記載されているように、いくつかの有害化学物質がこの方法で使用されます。材料の安全データシートを注意深く確認し、必要な予防措置を講じてください。
