JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Мы описываем подробный протокол для ДНК оригами основе Ассамблея золота наностержни в хиральная плазмонных metamolecules с сильным chiroptical ответы. Протокол не ограничивается хиральная конфигураций и может быть легко адаптирована для изготовления различных плазмонных архитектур.

Аннотация

Присущие адресуемости структуры ДНК оригами делает их идеальным шаблоны для расположения металлических наночастиц в комплекс плазмонных наноструктур. Высокая пространственная точность ДНК оригами шаблонного Ассамблеи позволяет контролировать связь между плазмонных резонансы отдельных частиц и позволяет пошив оптические свойства сконструированного наноструктур. Недавно хиральные плазмонных систем привлекла много внимания из-за сильной корреляции между пространственной конфигурации плазмонных сборок и их оптических ответы (например, круговая дихроизма [CD]). В этом протоколе мы описывают весь рабочий процесс для создания ДНК оригами основе хиральная Ассамблей золото наностержни (AuNRs). Протокол включает в себя подробное описание принципов проектирования и экспериментальных процедур для изготовления ДНК оригами шаблоны, синтез AuNRs и Ассамблея оригами AuNR структур. Кроме того характеристика структуры с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ТЕА) и спектроскопии CD включен. Описывается протокол не ограничивается хиральная конфигураций и может быть адаптирована для строительства различных плазмонных архитектур.

Введение

Наноструктур ДНК, ДНК-оригами в частности, широко использовались для размещения молекул и других наноразмерных компонентов (например, белки и наночастиц [сети]), с нанометровой точностью в почти произвольной геометрии1,2 , 3 , 4 , 5. возможность организовать металла NPs на ДНК оригами шаблоны с высокой урожайностью и точность позволяет изготовление плазмонных структур с Роман оптические свойства6,,78, 9 , 10. ДНК оригами метод особенно полезен для поколения хиральная плазмонных структур, которые требуют подлинно трехмерной архитектуры11,12,13, 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20.

Этот протокол описывает подробно весь процесс изготовления ДНК оригами шаблонного хиральная сборки AuNRs. Программное обеспечение используется для дизайн-21 и структуры прогнозирования22,23 ДНК-оригами является интуитивно понятным и свободно доступны. Оригами Изготовление и AuNR синтеза используют общее оборудование лаборатории биохимии (например, thermocyclers, электрофорез геля, конфорки, центрифуги). Структуры характеризуются с помощью стандартных ТЕА и CD спектроскопии.

Изготовления аналогичных плазмонных наноструктур с сверху вниз методами (например, Электронная литография) потребует довольно сложного и дорогостоящего оборудования. Кроме того ДНК оригами шаблоны предоставляют возможность включения структурных реконфигурации в плазмонных сборки24,25,26,27,28,29 ,30,,3132,33, который является чрезвычайно сложной задачей для конструкций, изготовленных с литографией методов. По сравнению с другими Молекулярные подходы34,35,36,37, ДНК на основе оригами изготовление обеспечивает высокий уровень пространственной точности и программируемость.

протокол

1. Дизайн ДНК-оригами

  1. Определите нужный относительный пространственное расположение AuNRs и подходящую форму ДНК оригами шаблон (рис. 1А). Оценки структурных параметров AuNRs и шаблоны оригами. Найдите приблизительной позиции скобы, которые требуют дальнейшего изменения (рис. 1Б).
  2. Скачать и установить18 caDNAno разработать шаблон оригами ДНК. CaDNAno маршрут стренги леску и штапель в зависимости от желаемой формы шаблон и создать последовательность основных нитей, нажав Seq инструмент. Выберите Инструмент Paint и Марк основных нитей, которые требуют дальнейшего изменения (рис. 1C).
  3. Нажмите кнопку Экспорт инструмент для экспорта основных последовательностей ДНК (рис. 1C) в CSV-файл.
  4. Дизайн двунитевая блокировки, чтобы зафиксировать угол Θ между двумя пучками оригами. В зависимости от относительной ориентации двух пучков оригами конструкции можно адаптировать слева - или левши (LH/RH) хиральная пространственной конфигурации (рис. 1Б).
  5. Импортируйте скобы CSV-файл в приложении электронной таблицы. Добавление поля10 последовательность в конце скобы, используемые для сборки AuNR (ручки). Измените основной нити на сайтах разработан блокировки с блокировки последовательностями.
    Примечание: Сборки в результатах представительных содержат 36, ручки, выступающие на 3' конца основной нити, 18 на каждой связке ДНК оригами, равномерно распределенных на двух параллельных спиралей каждые 21 nt. Расстояние между первой и последней позиции ручку-168 nt, примерно 57 Нм (см. прилагаемый caDNAno файл).

2. Ассамблея ДНК оригами шаблонов

  1. Подготовьте рабочий запас основных нитей (SM), включая пряди с ручки и замки, смешиванием равных количеств концентрация нормированный штапельные олигонуклеотиды (например, 100 мкм).
    Примечание: Оригами структуры обычно содержат несколько сотен основных нитей. Скобы обычно закупаются у производителей, специализирующихся на химическом синтезе ДНК-олигонуклеотиды в multiwell (например, 96-а) пластины.
  2. Для 500 мкл 10 Нм оригами, смешайте 50 мкл трис-ЭДТА (TE, 10 x), 100 мкл MgCl2 (100 мм), 25 мкл рабочего раствора NaCl (100 мм), 175 мкл H2O, 100 мкл см (0,5 мкм), 5 мкл блокировки нитей (5 мкм) и леска 50 мкл (100 Нм).
  3. Отжиг в смесь в Термоциклер от 80 ° C до 20 ° C, как описано в таблице 1.

3. ДНК оригами очистки

Примечание: Этот раздел описывает протокол для очищения геля агарозы. ДНК оригами шаблоны также могут быть очищены с помощью альтернативных подходов38,39.

  1. Для гель 1%, растворить 1 g агарозы в 100 мл трис Борат ЭДТА (КЭ, 0.5 x) путем нагревать смесь в микроволновой печи. 10 мкл 10 000 x ДНК пятно согласно спецификации пятно. Чтобы свести к минимуму воздействие ультрафиолета на извлечение шаг (шаг 3,6), использовать пятно ДНК, которые могут быть визуализированы под голубой возбуждения.
  2. Cool решение примерно 40 ° C и постепенно добавить 1 мл MgCl2 (1,3 М) при встряхивании. Литой гель и Инкубируйте 30 мин при комнатной температуре.
  3. Установите устройство электрофореза и налить холодной (4 ° C) идущий буфер (0,5 x TBE с 11 мм MgCl2) в поле гель. Поместите поле гель в ледяной воде ванны.
  4. Добавьте буфер загрузки в оригами образцы (6 x загрузки буфер содержит 15% polysucrose 400 и 0,25% бромфеноловый синий в воде). Загрузите образцы в скважинах с надлежащим объемом согласно гребень используется (например, 50 мкл для 8-Ну гребня толщина 1,5 мм).
  5. Запустите электрофорез 2 h на 80 V.
    Примечание: Чтобы характеризовать оригами и отдельные открытые и закрытые структуры, вместо 2% гель 1% и продлить время работы до 4 ч.
  6. Изображения гель с гель томографа (рис. 2). Используйте синий свет transilluminator для визуализации полосы, вырезать группы оригами, разгромить гель на парафина и экстракт жидкий. Урожайность восстановления — примерно на 40%.
  7. Пипетка жидкости в блок центробежного фильтра и спина на 3000 x g 5 мин измеряют поглощения раствора оригами на 260 Нм с УФ видимые (UV-VIS) спектрометра. Оценки концентрации оригами, используя коэффициент вымирания 1.3 x 108 M-1·cm-1.
    Примечание: Типичная концентрация раствора оригами после геля агарозы очистки составляет 1-2 Нм.
  8. Храните очищенную оригами шаблоны на 4 ° C для последующего использования.

4. синтез золото наностержни

Примечание: Протокол для синтеза AuNR заимствован из предыдущих литературы40 с незначительными изменениями.

  1. Вымойте все посуда с aqua regia за 5 мин, промойте его водой, sonicate с ультрачистая вода и высушить его перед использованием.
  2. Подготовить 0,2 М hexadecyltrimethylammonium бромид (CTAB), 1 мм HAuCl4, 4 мм AgNO3, 64 мм L (+)-аскорбиновая кислота и 6 мм NaBH4. Используйте холодную воду (4 ° C) растворяют NaBH4 и держать его в холодильник на 4 ° C. Аскорбиновой кислоты раствор должен быть свежеприготовленные.
    Предупреждение: CTAB является опасным в случае контакта с кожей (раздражающие), зрительный контакт (раздражающие), при приеме внутрь и ингаляции. Носите подходящую защитную одежду. В случае недостаточной вентиляции носите подходящее респираторное оборудование. NaBH4 является чрезвычайно опасной в случае контакта с кожей (раздражающие), зрительный контакт (раздражающие), при приеме внутрь и ингаляции. Носите очки всплеск, лаборатории пальто, перчатки и респиратор паров и пыли. Убедитесь в том использовать утвержденные/сертифицированный респиратор или эквивалент.
  3. Подготовка семян Au.
    1. Добавьте в стеклянный флакон 500 мкл CTAB (0,2 М), 250 мкл ультрачистая вода и 250 мкл HAuCl4 (1 мм). Движение при 450 об/мин при комнатной температуре в течение 5 мин.
    2. Увеличьте скорость перемешивания до 1200 об/мин. 100 мкл холодного раствора NaBH4 (6 мм, 4 ° C). Через 2 мин остановить перемешивание и инкубировать решение в водяной бане при 30 ° C в течение 30 мин перед использованием.
  4. Подготовьте AuNRs.
    1. Растворите 0,55 г CTAB и 0,037 г 2,6-dihydroxybenzoic кислоты в 15 мл теплой воды (60-65 ° C) в раунд нижней колбе. Охладить вниз раствор до 30 ° C, 600 мкл AgNO3 (4 мм) и перемешать при 450 об/мин на 2 мин. Затем оставьте раствор ненарушенных 15 мин при температуре 30 ° C.
    2. В решение добавьте 15 мл HAuCl4 (1 мм) и движение при 450 об/мин за 15 мин добавить 120 мкл L (+)-аскорбиновая кислота (64 мм) и затем, сразу же, перемешать на 1200 об/мин за 30 с. Добавить 12 мкл Au семян и держите перемешивая при 1200 об/мин за 30 s.
    3. Инкубируйте решение в водяной бане при 30 ° C для 18 h. Не беспокоить решение и использовать шапку, чтобы закрыть колбу.
    4. Передать полученный раствор пробирок и центрифуги на 9500 x g 12 мин при 20 ° C. Отменить супернатанта, разогнать Пелле в 20 мл ультрачистая вода и выполнить еще один шаг центрифугирования.
    5. Разогнать окончательный гранулы в 3 мл дистиллированной воды. Оценки концентрации AuNRs от измерения поглощения UV-VIS, используя коэффициент вымирания для продольной плазмон резонанс. Коэффициент вымирания может быть предсказано с помощью AuNR форму параметров41. Магазин AuNRs на 4 ° C для дальнейшего использования.

5. функционализация золота наностержни одноцепочечной ДНК

Примечание: Этот раздел описывает протокол для AuNR функционализация одноцепочечной ДНК (ssDNA), после так называемого низкого pH маршрут адаптировано из предыдущих литературы42. AuNRs, покрытые ДНК очищаются путем центрифугирования; Кроме того очистка может производиться с использованием геля агарозы.

  1. Проинкубируйте 20 мкл тиоловых функционализированных Мираж нитей ДНК (1 мм) с 20 мкл свежеприготовленный tris(2-carboxyethyl) фосфин гидрохлорид (TCEP, 14 мм) за 1 ч до уменьшения дисульфидными облигаций.
    Примечание: Тиоловых групп форме облигаций с AuNRs, и последовательность Мираж скрещивается с ручкой10 поля на оригами, в котором слишком много или слишком мало пар может привести к неисправности или нестабильная сборка.
    Предупреждение: TCEP могут вызвать серьезные ожоги кожи и повреждение глаз. Пользоваться защитными перчатками/защитной одеждой/глаз защиты/лица.
  2. Смесь 150 мкл AuNRs (10 Нм) и 40 мкл TCEP-лечение тиоловых-ДНК (0,5 мм). Добавьте 1% лаурилсульфат натрия (SDS) AuNR решение для достижения окончательного SDS концентрации 0,05%. Отрегулируйте пэ-аш до 2,5-3 с ~ 1 мкл HCl (1 М).
  3. Проинкубируйте втечение 2 ч при встряхивании в 70 об/мин.
    Примечание: AuNR-ДНК соотношение должно быть порядка 1:5 000-15 000, в зависимости от размера стержней. Для AuNRs (70 нм x 30 Нм) подготовлен протокол, описанные в разделе 4, 13000 избыток тиоловых ДНК рекомендуется следующее.
  4. Добавление NaCl достичь окончательного согласования NaCl 0,5 м и проинкубируйте 4 ч при комнатной температуре при встряхивании в 70 об/мин.
    Примечание: Изменение цвета на этом шаге может указывать неудачной функционализации ДНК.
  5. Отрегулируйте пэ-аш до ~8.5 с буфером КЭ (10 x) и инкубировать на ночь.
  6. Вымойте ДНК-AuNRs 4 x, смешивая образцы с 1 мл отмывающего буфера (0,5 x TBE с 0.1% SDS) и центрифуги на 7000 x g 30 мин удалить супернатант и Ресуспензируйте ДНК-AuNRs в оставшейся жидкости (~ 40 мкл). Оценки концентрации ДНК-AuNRs от поглощения измерения UV-VIS, как описано в шаге 4.4.5.
    Примечание: Решение может стать немного облачно шагах 5.3-5.4 из-за замены CTAB от поверхности AuNRs тиоловых ДНК. Решение должно стать ясно, после потепления до ~ 35 ° C за 5 мин.

6. Ассамблея золото наностержни на ДНК оригами шаблоны

  1. Добавьте MgCl2 решение очищенная ДНК-AuNRs, до конечной концентрации 10 мм. Mix очищенная ДНК-AuNRs и оригами в соотношении 10:1.
    Примечание: Более низкий коэффициент может привести к снижению доходности продукта43.
  2. Отжиг в смесь в смесителе с контролем температуры от 40 ° C до 20 ° C при встряхивании в 400 об/мин, после процедуры в таблице 2.
    Примечание: Для характеризации CD, образец может быть измерена после этого шага без дальнейшей очистки.
  3. Электрофорез геля агарозы 0,7% (3,5 ч на 80 V) используйте, чтобы очистить окончательный оригами AuNR структуры.
  4. Используйте белый свет transilluminator для обработки изображений. Вырезать полосе продукта (димер оригами AuNR) (рис. 3), smash гель на парафина и экстракт жидкий. Дозатор жидкости в центробежный фильтр и спина на 3000 x g 5 мин Ресуспензируйте оригами AuNRs в растворе. Восстановления доходность от геля составляет примерно 50%.
  5. Оценки концентрации оригами AuNR структуры измерения поглощения UV-VIS, как описано в шаге 4.4.5.

7. Передача электронной микроскопии изображений

Примечание: Этот формиат уранила (НЛО), окрашивание протокол приспособлен от предыдущих литературу44.

  1. Микс 200 мкл раствора НЛО (0,75%) и 1 мкл NaOH (5 М) и вихрь немедленно на 2-3 мин центрифуга пятно решение для 3-4 мин на 14 000 x g. Защитите пятно от воздействия света (например, заключив его в алюминиевую фольгу).
    Предупреждение: НЛО токсичен при вдыхании или проглатывании и может вызвать раздражение глаз. В случае кратковременного воздействия или низкой загрязнения используйте устройство респираторный фильтр. В случае интенсивного или длительного воздействия использования автономных дыхательных защитное устройство. Надевайте перчатки. Перчатка материал должен быть непроницаемыми и устойчивы к НЛО и его решения. Надевайте плотно закрытой очки.
  2. Тлеющий разряд углерода/formvar покрытием сетки ТЕА для 6 s непосредственно перед использованием увеличить гидрофильность и поощрять прилипания структур. Пипетка 5 мкл пример капель на сетке ТЕА, инкубировать для 5-8 мин и удалить падения нежно прикасаясь фильтровальной бумаги с краем сетки.
  3. Пипетка один большой (~ 20 мкл) и один маленький (~ 10 мкл) капли раствора пятно на парафина. Поставьте сетку на небольшое пятно решение падение и высушить немедленно, прикоснувшись фильтровальной бумаги с краем сетки. Затем положить его на большой пятно решение падение на 30 s.
  4. Удалите жидкость на сетке, прикоснувшись фильтровальной бумаги с края сетки. Поместите сетку в держателе сетки. Ждать для сетки для просушки на по крайней мере 10 мин.
  5. Охарактеризовать образцы оригами (рис. 4), AuNRs (рис. 5) и оригами AuNRs (рис. 6) к ТЕА.

8. циркулярного дихроизма измерение

  1. Очистите CD-спектрометр с N2 по 20 мин.
    Примечание: Большинство из CD спектрометры требуют очистки с N2 до зажигания лампы. Проверьте руководство спектрометр CD.
  2. Установка полосы пропускания, диапазон сканирования и приобретение шаг.
    Примечание: Диапазон сканирования зависит от оптические свойства AuNRs, которое зависит от размера AuNRs.
  3. Мера чистый компакт-диск с буфером.
  4. Измерьте CD спектры образцов оригами AuNR (рис. 7).
    Примечание: Используйте кварты или стеклянные кюветы для измерения CD. Пластиковый кюветы непригодны для CD спектроскопии. Кроме того большинство CD спектрометры позволяют одновременное приобретение поглощения и данных CD.

Результаты

ТЕА изображения ДНК оригами шаблоны, AuNRs и сборок окончательной оригами AuNR показаны на рисунке 4, Рисунок 5и Рисунок 6A, соответственно. Из-за их предпочтение привязки сетки ТЕА оригами AuNR сборки обычно рассматривается как пучки параллельных оригами и стержни(рис. 6). Термический отжиг необходим для правильного выравнивания AuNRs на оригами шаблоны (рис. 6A, B). Протокол позволяет высокие урожаи Ассамблеи AuNRs в хиральная metamolecules с сильным плазмонных CD ответов (рис. 7).

Температура (° C)Время
8015 мин
79 - 711 ° C/1 мин
70 - 661 ° C/5 мин
65 - 601 ° C/30 мин
59 - 371 ° C/60 мин
36 - 301 ° C/15 мин
29 - 201 ° C/5 мин
20Удерживайте

Таблица 1: Температура и тарифы на термический отжиг ДНК оригами шаблонов.

Температура (° C)Время (мин)
40130
36180
32180
22Удерживайте

Таблица 2: температура и время холдинг для отжига AuNRs и ДНК оригами шаблоны. Скорость охлаждения между шагами устанавливается на 0,1 ° C/мин. Образцы ДНК оригами AuNR отжигом при встряхивании в 400 об/мин.

figure-results-2188
Рисунок 1 : Дизайн ДНК оригами шаблонного хиральная metamolecules. (A) определить нужный относительный пространственное расположение золото наностержни (AuNRs) и подходящую форму ДНК оригами шаблона. (B) оценить структурные параметры шаблона оригами (Wоригами, Lоригами, Θ) и AuNRs (DAuNR, ЛAuNR). Найдите приблизительной позиции скобы, которые требуют дальнейшего изменения. (C) дизайн ДНК оригами шаблонов с помощью caDNAno. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-3103
Рисунок 2 : Электрофорез геля агарозы оригами. (A) очистки с электрофорез геля агарозы 1% за 2 ч при 80 V. характеристика (Б) с 2% гель агарозы для 4 ч при 80 V. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-3656
Рисунок 3 : Очищение электрофореза геля агарозы оригами AuNRs. Гель (0,7%) был запущен для 3.5 h на 80 V для образцов, подготовленных после процедуры Ассамблеи с образцами (ДНК-AuNRs к оригами соотношении 10:1) с и без отжига процедуры и различных соотношениях ДНК-AuNR к оригами (20:1, 5:1). Для изображений ТЕА образцов в группах 1 2 и 3, см. Рисунок 6. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-4399
Рисунок 4 : Представитель ТЕА изображения ДНК оригами шаблонов. Оригами структура состоит из двух пучков 14-спираль (80 Нм x 16 Нм x 8 Нм) соединены стренги эшафот. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-4921
Рисунок 5 : Представитель ТЕА образ AuNRs. Средние размеры синтезированных AuNRs являются 70 x 30 Нм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-5380
Рисунок 6 : ТЕА образы сборок, оригами AuNR. (A) AuNR димеры на оригами после отжига (Группа 1 на рис. 3). (B) AuNR димеры на оригами без отжига (полоса 2 на рис. 3). (C) оригами-AuNR агрегаты (Группа 3 на рис. 3). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

figure-results-6093
Рисунок 7 : CD спектры сборки оригами AuNR. Спектры CD закрытых структур (оригами шаблоны, установленные блокировки нитей в правша конфигурация, с 50° между двумя пучками оригами) и открытая структура (шаблоны оригами без блокировки нитей). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Обсуждение

Протокол вводит весь рабочий процесс дизайна, Ассамблеи, очистки и характеристика ДНК оригами основе хиральная сборок AuNRs. ДНК оригами шаблоны, используемые в протоколе, особенно подходят для изготовления раздражители отзывчивым сборок. Различные типы ответов и functionalizes могут быть включены в стренги блокировки, которые определяют состояние хиральная оригами шаблон (рис. 1Б)24,25,26,31. Статические сборки простой блок образный шаблоны зачастую достаточно14,45,,4647.

Подход, основанный на оригами ДНК для изготовления наноструктур для плазмонных наследует ограничения ДНК оригами техника48. Размер оригами шаблоны обычно ограничен размер нити лески. Стабильность структуры ДНК уменьшается в условиях закона соль. Стоимость синтетического штапель пряди остается довольно высоким. Однако последние события в области структурной Нанотехнологии ДНК, как ожидается, преодолеть эти53,52,50,51,54 с ограничения49, , 55.

По сравнению с другими подходами на основе молекулярной для генерации хиральных сборки AuNRs34,35,,3637, ДНК-оригами обеспечивает высокий уровень пространственной точности и программируемость.

Для достижения надежных и воспроизводимых оптических ответы хиральная сборок, мы настоятельно рекомендуем, адаптации протоколов для синтеза AuNR40, так как качество и оптические свойства коммерческих продуктов могут различаться между сериями. Дополнительный отжиг (шаг 6.2) часто имеет решающее значение для обеспечения правильного вложения AuNRs ДНК оригами шаблоны (рис. 6).

Наконец протокол, описанные здесь не ограничивается хиральная сборки. ДНК-оригами обеспечивает очень гибкую платформу для изготовления сложных плазмонных наноструктур9,10.

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

Авторы благодарят S. Воутилайнен за ее помощь с CD спектрометр. Авторы признают, предоставление помещения и техническую поддержку Университета Аалто в OtaNano - Nanomicroscopy центр (Аалто-NMC). Эта работа была поддержана Академией Финляндии (Грант 308992) и Европейского союза Horizon 2020 программы исследований и инноваций под Марии Склодовской-Кюри грантовое соглашение № 71364.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
2,6-Dihydroxybenzoic acidSigma-AldrichD109606-2598+%
AgNO3Alfa AesarAA114141499.90%
Blue light transilluminator Nippon GeneticsFG-06FastGene LED Transilluminator
Bromophenol BlueAcros Organics403160050For agarorose gel  loading buffer
Centrifugal filter unitsMerck Millipore42600DNA extraction from agarose
Chirascan CD spectrometer Applied Photophysics
Cuvette Hellma 105-202-85-40Quartz SUPRASIL
DNA lobind tubesEppendorf30108051
Eppendorf Biospectrometer Eppendorf6135000904
Eppendorf ThermoMixer CEppendorf5382000015
Ficoll 400Thermo Fisher Scientific BP525-10Polysucrose 400 (For agarorose gel  loading buffer)
Gel electrophoresis setsThermo Fisher Scientific
Gel imagerBio-RadGel Doc XR+ System 
HAuCl4•3H2OAlfa AesarAA364000699.99%
HCl ScharlauAC074410001M
Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)Sigma-AldrichH9151-100BioXtra, 98+%
L(+)-ascorbic acidAcros Organics40147100099+%
M13p7560 scaffold strandTilibit nanosystems
MgCl2•6H2OSigma-AldrichM2670-500BioXtra, 99+%
NaBH4Acros Organics20005025099%
NaClSigma-AldrichS7653-500BioXtra, 99.5+%
NaOHSigma-AldrichS8045-500BioXtra, 98+%
ParafilmSigma-AldrichP7668-1EAPARAFILM M
PBS buffer (10X)Thermo Fisher ScientificBP3991Molecular Biology
ProFlex PCR SystemThermo Fisher Scientific4484073
Sodium dodecyl sulfate (SDS)Sigma-Aldrich74255-25099+%
Staple strandsThermo Fisher Scientific
Sybr SafeInvitrogen S33102For DNA stain
TBE buffer (10X)Invitrogen15581-044Molecular Biology
TE buffer (10X)Thermo Fisher ScientificBP24771Molecular Biology
TEMFEIFEI Tecnai F12
Thiol-functionalized  ssDNA Biomers.net
Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride (TCEP-HCl)Thermo Fisher ScientificPI20491
UltraPure AgaroseInvitrogen 16500-100
Ultrapure water (Type 1)Milli-Q Direct 8 system
Uranyl FormateTebu-bio24762-1
White light transilluminatorUVPTW-26

Ссылки

  1. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440, 297-302 (2006).
  2. Wang, P., Meyer, T. A., Pan, V., Dutta, P. K., Ke, Y. The Beauty and Utility of DNA Origami. Chem. 2, 359-382 (2017).
  3. Hong, F., Zhang, F., Liu, Y., Yan, H. DNA Origami: Scaffolds for Creating Higher Order Structures. Chemical Reviews. 117, 12584-12640 (2017).
  4. Roller, E. -M., Argyropoulos, C., Högele, A., Liedl, T., Pilo-Pais, M. Plasmon-Exciton Coupling Using DNA Templates. Nano Letters. 16, 5962-5966 (2016).
  5. Acuna, G. P., et al. Fluorescence Enhancement at Docking Sites of DNA-Directed Self-Assembled Nanoantennas. Science. 338, 506-510 (2012).
  6. Roller, E. -M., et al. DNA-Assembled Nanoparticle Rings Exhibit Electric and Magnetic Resonances at Visible Frequencies. Nano Letters. 15, 1368-1373 (2015).
  7. Liu, Q., Song, C., Wang, Z. -G., Li, N., Ding, B. Precise organization of metal nanoparticles on DNA origami template. Methods. 67, 205-214 (2014).
  8. Roller, E. -M., et al. Hotspot-mediated non-dissipative and ultrafast plasmon passage. Nature Physics. 13, 761-765 (2017).
  9. Liu, N., Liedl, T. DNA-Assembled Advanced Plasmonic Architectures. Chemical Reviews. 118, 3032-3053 (2018).
  10. Kuzyk, A., Jungmann, R., Acuna, G. P., Liu, N. DNA Origami Route for Nanophotonics. ACS Photonics. 5, 1151-1163 (2018).
  11. Kuzyk, A., et al. DNA-based self-assembly of chiral plasmonic nanostructures with tailored optical response. Nature. 483, 311-314 (2012).
  12. Shen, X., et al. Three-Dimensional Plasmonic Chiral Tetramers Assembled by DNA Origami. Nano Letters. 13, 2128-2133 (2013).
  13. Liu, H., Shen, X., Wang, Z. -G., Kuzyk, A., Ding, B. Helical nanostructures based on DNA self-assembly. Nanoscale. 6, 9331-9338 (2014).
  14. Shen, X., et al. 3D plasmonic chiral colloids. Nanoscale. 6, 2077-2081 (2014).
  15. Urban, M. J., et al. Plasmonic Toroidal Metamolecules Assembled by DNA Origami. Journal of the American Chemical Society. 138, 5495-5498 (2016).
  16. Hentschel, M., Schäferling, M., Duan, X., Giessen, H., Liu, N. Chiral plasmonics. Science Advances. 3, 1602735(2017).
  17. Cecconello, A., Besteiro, L. V., Govorov, A. O., Willner, I. Chiroplasmonic DNA-based nanostructures. Nature Reviews Materials. 2, 17039(2017).
  18. Lan, X., Wang, Q. Self-Assembly of Chiral Plasmonic Nanostructures. Advanced Materials. 28, 10499-10507 (2016).
  19. Shen, C., et al. Spiral Patterning of Au Nanoparticles on Au Nanorod Surface to Form Chiral AuNR@AuNP Helical Superstructures Templated by DNA Origami. Advanced Materials. 29, 1606533(2017).
  20. Zhou, C., Duan, X., Liu, N. A plasmonic nanorod that walks on DNA origami. Nature Communications. 6, 8102(2015).
  21. Douglas, S. M., et al. Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno. Nucleic Acids Research. 37, 5001-5006 (2009).
  22. Kim, D. -N., Kilchherr, F., Dietz, H., Bathe, M. Quantitative prediction of 3D solution shape and flexibility of nucleic acid nanostructures. Nucleic Acids Research. 40, 2862-2868 (2012).
  23. Maffeo, C., Yoo, J., Aksimentiev, A. De novo reconstruction of DNA origami structures through atomistic molecular dynamics simulation. Nucleic Acids Research. 44, 3013-3019 (2016).
  24. Kuzyk, A., et al. Reconfigurable 3D plasmonic metamolecules. Nature Materials. 13, 862-866 (2014).
  25. Kuzyk, A., et al. A light-driven three-dimensional plasmonic nanosystem that translates molecular motion into reversible chiroptical function. Nature Communications. 7, 10591(2016).
  26. Kuzyk, A., Urban, M. J., Idili, A., Ricci, F., Liu, N. Selective control of reconfigurable chiral plasmonic metamolecules. Science Advances. 3, 1602803(2017).
  27. Gerling, T., Wagenbauer, K. F., Neuner, A. M., Dietz, H. Dynamic DNA devices and assemblies formed by shape-complementary, non-base pairing 3D components. Science. 347, 1446-1452 (2015).
  28. Zhou, C., Duan, X., Liu, N. DNA-Nanotechnology-Enabled Chiral Plasmonics: From Static to Dynamic. Accounts of Chemical Research. 50, 2906-2914 (2017).
  29. Ijäs, H., et al. Dynamic DNA Origami Devices: from Strand-Displacement Reactions to External-Stimuli Responsive Systems. International Journal of Molecular Sciences. 19, 2114(2018).
  30. Lan, X., et al. DNA-Guided Plasmonic Helix with Switchable Chirality. Journal of the American Chemical Society. 140, 11763-11770 (2018).
  31. Funck, T., Nicoli, F., Kuzyk, A., Liedl, T. Sensing Picomolar Concentrations of RNA Using Switchable Plasmonic Chirality. Angewandte Chemie International Edition. 57, 13495-13498 (2018).
  32. Zhou, C., Xin, L., Duan, X., Urban, M. J., Liu, N. Dynamic Plasmonic System That Responds to Thermal and Aptamer-Target Regulations. Nano Letters. 18, 7395-7399 (2018).
  33. Zhan, P., et al. Reconfigurable Three-Dimensional Gold Nanorod Plasmonic Nanostructures Organized on DNA Origami Tripod. ACS Nano. 11, 1172-1179 (2017).
  34. Ma, W., et al. Attomolar DNA detection with chiral nanorod assemblies. Nature Communications. 4, 2689(2013).
  35. Ma, W., et al. Chiral plasmonics of self-assembled nanorod dimers. Scientific Reports. 3, 1934(2013).
  36. Guerrero-Martínez, A., et al. Intense Optical Activity from Three-Dimensional Chiral Ordering of Plasmonic Nanoantennas. Angewandte Chemie International Edition. 50, 5499-5503 (2011).
  37. Kumar, J., et al. Detection of amyloid fibrils in Parkinson's disease using plasmonic chirality. Proceedings of the National Academy of Sciences. 115, 3225-3230 (2018).
  38. Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. Facile and Scalable Preparation of Pure and Dense DNA Origami Solutions. Angewandte Chemie International Edition. 53, 12735-12740 (2014).
  39. Shaw, A., Benson, E., Högberg, B. Purification of Functionalized DNA Origami Nanostructures. ACS Nano. 9, 4968-4975 (2015).
  40. Ye, X., et al. Improved Size-Tunable Synthesis of Monodisperse Gold Nanorods through the Use of Aromatic Additives. ACS Nano. 6, 2804-2817 (2012).
  41. Near, R. D., Hayden, S. C., Hunter, R. E., Thackston, D., El-Sayed, M. A. Rapid and Efficient Prediction of Optical Extinction Coefficients for Gold Nanospheres and Gold Nanorods. The Journal of Physical Chemistry C. 117, 23950-23955 (2013).
  42. Shi, D., Song, C., Jiang, Q., Wang, Z. -G., Ding, B. A facile and efficient method to modify gold nanorods with thiolated DNA at a low pH value. Chemical Communications. 49, 2533-2535 (2013).
  43. Gür, F. N., Schwarz, F. W., Ye, J., Diez, S., Schmidt, T. L. Toward Self-Assembled Plasmonic Devices: High-Yield Arrangement of Gold Nanoparticles on DNA Origami Templates. ACS Nano. 10, 5374-5382 (2016).
  44. Castro, C. E., et al. A primer to scaffolded DNA origami. Nature Methods. 8, 221-229 (2011).
  45. Lan, X., et al. Bifacial DNA Origami-Directed Discrete, Three-Dimensional, Anisotropic Plasmonic Nanoarchitectures with Tailored Optical Chirality. Journal of the American Chemical Society. 135, 11441-11444 (2013).
  46. Lan, X., et al. Au Nanorod Helical Superstructures with Designed Chirality. Journal of the American Chemical Society. 137, 457-462 (2015).
  47. Zhu, C., Wang, M., Dong, J., Zhou, C., Wang, Q. Modular Assembly of Plasmonic Nanoparticles Assisted by DNA Origami. Langmuir. , (2018).
  48. Pinheiro, A. V., Han, D., Shih, W. M., Yan, H. Challenges and opportunities for structural DNA nanotechnology. Nature Nanotechnology. 6, 763-772 (2011).
  49. Ducani, C., Kaul, C., Moche, M., Shih, W. M., Högberg, B. Enzymatic production of 'monoclonal stoichiometric' single-stranded DNA oligonucleotides. Nature Methods. 10, 647-652 (2013).
  50. Praetorius, F., et al. Biotechnological mass production of DNA origami. Nature. 552, 84-87 (2017).
  51. Wagenbauer, K. F., Sigl, C., Dietz, H. Gigadalton-scale shape-programmable DNA assemblies. Nature. 552, 78-83 (2017).
  52. Zhang, T., et al. 3D DNA Origami Crystals. Advanced Materials. 30, 1800273(2018).
  53. Ong, L. L., et al. Programmable self-assembly of three-dimensional nanostructures from 10,000 unique components. Nature. 552, 72-77 (2017).
  54. Ponnuswamy, N., et al. Oligolysine-based coating protects DNA nanostructures from low-salt denaturation and nuclease degradation. Nature Communications. 8, 15654(2017).
  55. Agarwal, N. P., Matthies, M., Gür, F. N., Osada, K., Schmidt, T. L. Block Copolymer Micellization as a Protection Strategy for DNA Origami. Angewandte Chemie International Edition. 56, 5460-5464 (2017).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

145

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены