Name: gene-therapy inspired polycation coating for protection of dna origami nanostructures
Uploaded: 2019-01-19T14:30:00
Duration: 8 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Gene-therapy Inspired Polycation Coating for Protection of DNA Origami Nanostructures at JoVE.com

Bu proje Avrupa Birliği'nin ufuk 2020 araştırma ve yenilik programı kapsamında hibe Sözleşmesi No 686647 fon aldı. TEM görüntüleri üzerinde 80 işletilen bir Morgagni kaydedildi kV Viyana Biocenter çekirdek imkanları GmbH (VBCF), EM tesisinde. Biz Tadija Kekic tel kafes nanostructure tasarlamak için grafik tasarım ve Elisa De LIano yardım için teşekkür etmek istiyorum.

1. Polycation hisse senedi çözüm hazırlanması
<ol><li>LPEI hisse senedi çözüm<ol>
<li>LPEI içeren bir cam kabı içine 10 mg Ekle < H2O. 10 mL</li>
		<li>LPEI tamamen erimesi için pH 2.0 ulaşan kadar HCl (%32) ekleyin.</li>
		<li>PH 7. 0 NaOH (10 M) ekleyerek ayarlayın.</li>
		<li>Son konsantrasyonu 1 mg/mL için ses düzeyini ayarlayın.</li>
		<li>0,22 µm membran ile LPEI hisse senedi çözüme filtrate.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kitosan hisse senedi çözüm<ol>
<li>Kitosan oligosakkarit laktat 16.6 mg dağıtılması (Mw ~ 5 kDa, % 60 oligosakkarit kompozisyon, kitin % 90 deacetylated) 1 ml asetik asit (% 10) sulu medya 10 mg/mL bir konsantrasyon ile hisse senedi bir çözüm hazırlamak için.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. DNA Origami nanoyapıların saflaştırılması
<ol><li>Mix 100 µL DNA origami örneği (5 mM Tris, 1 mM EDTA, 5 mM NaCl arabelleği (TB belirtilir) 18 mM MgCl2de dahil olmak üzere) 22 mM MgCl eşdeğer hacmi ile2 TB desteklenmiştir (100 µL) 1,5 mL tüp içinde.</li>
	<li>200 µL arıtma arabelleği (%15 (w/v) 8.000 PEG, 5 mM Tris, 1 mM EDTA ve 505 mM NaCl) ekleyin. Tüp INVERSION tarafından karışımı yavaşça.</li>
	<li>16.000 × g için 25 dk (t.c.) Oda sıcaklığında da örneğine spin.</li>
	<li>Dikkatle süpernatant atın ve Pelet 16 mM MgCl takıma2 TB arabellekte resuspend. Süpernatant ve Pelet aşırı zımba lifler ve zarlarını DNA origamisi, sırasıyla içerir.</li>
	<li>Örnek bir thermomixer 650 rpm'de t.c., bir gün için kuluçkaya. Bu adım DNA origamisi tam resuspension için olduğunu.</li>
</ol>3. özel jel elektroforez (Yaş)
<ol><li>1.6 g özel ve 80 mL 0.5 x TAE arabelleği (20 mM Tris, 0,5 mM EDTA, 10 mM asetik asit, pH 8) % 2 özel jel hazırlamak için bir cam kabı ekleyin. 5 dakika süreyle mikrodalga bir su banyosunda kabı 1 dk. için içeriğini girdap. MgCl2 (2,5 M) jel ile 11 mM MgCl2hazırlamak için 352 µL ekleyin. Jel 10 µL DNA jel leke ile önceden leke.</li>
	<li>Jel solüsyonu kuru jel kutusu dökün ve bir jel elektroforez tarak ekleyin. T.c. için 15-30 dakika, kuvvetlendirmek çözüm ver.</li>
	<li>11 mM MgCl2ile çalışan tampon (TAE arabellek x 0.5) ek.</li>
	<li>Örnek 10-20 µL 6 yükleme arabellek (%30 (v/v) gliserol, %0.25 (w/v) bromophenol mavi, %0.25 (w/v) ksilen cyanol FF) x % 20'si ile karıştırın ve özel jel kuyu yükleyin.</li>
	<li>70 V için 2,5 - t.c., jel çalıştırmak 3 h.</li>
	<li>Jel UV tarayıcıyla görselleştirin.</li>
</ol>4. negatif leke transmisyon elektron mikroskobu (nsTEM)
<ol><li>5 µL seyreltilmiş nanostructure veya polyplex bir ışıma taburcu karbon kaplı Cu400 TEM ızgara üzerinde uygulayın. Ca. için absorbe izin 1 dak.</li>
	<li>Izgarayı kenarından aşırı sıvı bir filtre kağıt parçası tarafından tahliye.</li>
	<li>5 µL % 2 uranyl asetat sulu çözüm uygulamak ve için 1 dakika bekleyin.</li>
	<li>Filtre kağıdı kenar tamamen ızgara kenarından aşırı sıvı boşaltmak için kullanın.</li>
	<li>TEM enjekte önce kurumasını kılavuz izin.</li>
</ol>5. Polyplex oluşumu
Not: DNA origamisi ve kitosan N/P 0,01-8 oranları, oluşan bir polyplex hazırlanması için açıklayıcı örnek.
<ol><li>Aminler formula-1 (Tablo 1) kullanarak polycation başına sayısını hesaplayın.</li>
	<li>Bir ultra violet spektrofotometre 260 kullanarak saf DNA origamisi konsantrasyonu ölçmek nm. 2 µL TB arabelleği boş makine ayarlamak için kullanın. Fosfat "" nmol hesaplamak 2 formula kullanarak.</li>
	<li>Fosfat 1 nmol dahil olmak üzere DNA origami yapısının 15 µL hazırlayın.</li>
	<li>Formül-3 N/p 0,01-8 polyplex hazırlamak için gerekli kitosan hacmi hesaplamak için kullanın. 1.8 µL chitosan (0,8 mg/mL), örneğin, polyplex N/P 8 hazırlamak için gerekli (N/P 8 olduğunu, fosfat nmol is 1, molekül ağırlığı chitosan şey 5000 g/mol, kitosan hisse senedi çözüm konsantrasyonu 0,8 mg/mL ve aminler kitosan başına sayısı 28). TB 13.2 µL chitosan (0,8 mg/mL) 1.8 µL için ekleyin. Kitosan çözüm (0,8 mg/mL) 15 µL DNA origamisi 15 µL için adım 5.3 DNA origami-chitosan polyplex NP 8 ile almak için ekleyin. Polyplex kendiliğinden oluşur.</li>
	<li>5.4 polyplexes farklı N/P oranları, hazırlamak için adımları yineleyin.</li>
	<li>Bir yaş (Şekil 1A) adım 3'te açıklandığı gibi gerçekleştirin. Çıplak DNA origamisi denetimi olarak içerir.</li>
	<li>Polyplex (Şekil 2) adım 4'te açıklandığı gibi görüntü. Formula-1) polycation başına Amin grup sayısı <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq1.jpg"> Formül-2) fosfat mol =<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq2.jpg"> Formül-3) Polycations (µL) hacmi =<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq3.jpg">
</li>
</ol>6. Dextran sülfat ile kapsülden çıkarma
<ol><li>Formül-4 (Tablo 2) kullanarak dextran sülfat başına sülfat grupları sayısını hesaplayın.</li>
	<li>Polyplex, önceden tanımlanmış bir decomplexation için gerekli dextran sülfat hacmi hesaplamak A / P oranı kullanarak formül-5. A / P şarj polianyon (A) sülfat grupları arasındaki oran DNA origamisi fosfat grupları (P) oranıdır. Dextran sülfat aşırı miktarda (Örneğin 500-1000) polyplexes verimli bir decomplexation için gereklidir. Örneğin, polyplex decomplex için hazırlanan Bölüm 5 (polyplex içeren 1 nmol fosfat) A'da / P 1000, dextran sülfat 40 kDa (50 mg/mL) 3.6 µL gereklidir (A / P 1000, fosfat nmol 1, 40.000 g/mol moleküler ağırlığıdır dextran sülfat dextran sülfat hisse senedi çözüm konsantrasyonu 50 mg/mL ve sülfat sayısı 220). 3.6 µL dextran sülfat (50 mg/mL) polyplex için 5,4 adımından ekleyin ve iyice karıştırın.</li>
	<li>Eğer chitosan polyplex ile çalışma, NaOH decomplexation sürecini kolaylaştırmak için ekleyin. NaOH 10 mM son bir konsantrasyon için ekleyin. LPEI polyplexes için bu adımı atlayın.</li>
	<li>Bir yaş (Şekil 1B) adım 3'te açıklandığı gibi gerçekleştirin. Bir çıplak DNA origamisi ve polyplex denetimi olarak içerir. Formül-4) sülfat grupları polianyon başına sayısı = <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq4.jpg"> Formül-5) Dextran sülfat (µL) hacmi =<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58771/58771eq5.jpg">
</li>
</ol>7. istikrar Mg tükenmesi doğru
<ol><li>Bir DNA origamisi veya karşılık gelen polyplex (2 nmol fosfat dahil) 20 µL 4 x 600 µL Mg-sıfır arabelleği (5 mM Tris, 1 mM EDTA ve 30 mM NaCl) ile yıkayın Ultrafiltrasyon sütunu kullanarak (MWCO ~ 3 kDa). T.c. 3-5 dk de 14,000 × g her yıkamada spin.</li>
	<li>Kalan çözüm (80 µL) toplamak ve bir gün bir thermomixer 650 rpm için 37 ° C'de kuluçkaya.</li>
	<li>LPEI polyplex sınama olumlu sonuçlanırsa, MgCl2 (500 mM) 2.5 µL 16 mM MgCl2son bir konsantrasyon için ekleyin. Daha sonra dextran sülfat-40 kDa (50 mg/mL) 7 µL ekleyin (eşdeğer a / P 1000) core nanoyapıları DNA çözülmeye (kapsülden çıkarma, bkz. Adım 6). Not: chitosan polyplex veya çıplak DNA origami ile çalışıyorsanız bu adımı atlayın.</li>
	<li>NsTEM görüntüleme (Şekil 2) adım 3'te açıklandığı gibi izleyin.</li>
</ol>8. DNaz Ben çıplak DNA Origami nanoyapıların titrasyon tahlil
<ol><li>Mix 3 µL 1 nmol fosfat ile 10 x 2 µL dahil olmak üzere çıplak DNA origami DNaz (100 mM Tris-HCl, 25 mM MgCl2, 5 mM CaCl2, pH 7,6), MgCl2 (250 mM), su 0.2 ml PCR 12 µL 1 µL tampon tüpleri. DNaz 2 µL ekleyin ben (10 x). DNaz hisse senedi toplama ayarlamak ben (son DNaz almak için 10 x) ben 0,25-2 konsantrasyonları U/mL.</li>
	<li>Örnekleri için bir thermocycler 1-2 h 37 ° C'de kuluçkaya.</li>
	<li>Buz örneklerinde bırakın ve nucleolytic etkinlik 500 mM dithiothreitol (DTT) 2 µL ekleyerek devre dışı bırakın ve EGTA (33 mM) 2.5 µL.</li>
	<li>3. adımda açıklandığı gibi bir yaş kullanarak örnekleri analiz.</li>
</ol>9. Polyplexes doğru DNaz kararlılığını ben
<ol><li>Mix 4 µL (fosfat, farklı N/P oranlarıyla hazırlanan 1 nmol dahil olmak üzere) bir polyplex, bir DNaz 1,5 µL ile (10 x) arabellek, TB 8 µL ve 1,5 µL DNaz, ı (100 U/mL) 0.2 mL PCR tüp.</li>
	<li>Örnek bir thermocycler olarak 37 ° C'de 24 h için kuluçkaya.</li>
	<li>İndinavir DNaz ı. kuluçkaya bir thermocycler olarak 37 ° C'de 30 dk için sindirimi K (20 mg/mL) 2 µL ekleyin. Not: enzimatik sindirim yerine, ben DTT (500 mM) ekleyerek 1,5 µL ve EGTA (33 mM) 2 µL tarafından gerçekleştirilen DNaz, kimyasal etkinliğini.</li>
	<li>3.6 µL dextran sülfat-40 kDa (50 mg/mL), Ekle (eşdeğer a / P 1000) core nanoyapıları DNA çözülmeye.</li>
	<li>Yaş (Şekil 3A, Şekil 3 c) adım 3'te açıklandığı gibi gerçekleştirin. Ölçüm ve karşılaştırma grubu yoğunluklarda jel üzerinde denetimi olarak taze DNA origamisi içerir.</li>
	<li>Grup yaş ve özü bir sıkmak tarafından DNA origamisi dondurmak tedarikçi tarafından sağlanan protokolünü temel ayıklama sütun tüketim.</li>
	<li>NsTEM görüntüleme (Şekil 2) adım 4'te açıklandığı gibi izleyin.</li>
</ol>10. istikrar Fetal sığır Serum (FBS) doğru
<ol><li>TB + %10 17 µL ile çıplak DNA origamisi veya (fosfat 1 nmol dahil) onun karşılık gelen polyplex mix 4 µL FBS 0.2 ml PCR tüpleri. Taze çözdürülen FBS kullanın.</li>
	<li>Örneği bir termal cycler 24 h içinde 37 ˚C'kuluçkaya.</li>
	<li>Örnek bir buz banyosu içinde bırakın.</li>
	<li>Polyplex sınama olumlu sonuçlanırsa, dextran sülfat-40 kDa (50 mg/mL) 3.6 µL ekleyerek kapsülden çıkarma işlemi gerçekleştirin. Ayrıca, NaOH (bkz. Adım 6.3) kitosan polyplexes ile çalışıyorsanız Ekle</li>
	<li>Bir yaş adım 3'te açıklandığı gibi gerçekleştirin. Ölçüm ve karşılaştırma grubu yoğunluklarda jel üzerinde denetimi olarak taze DNA origamisi içerir.</li>
	<li>Grup yaş üzerinde tüketim ve DNA origamisi bir sıkmak donma ayıklama sütuna göre ayıklayın.</li>
	<li>2 µL (20 mg/mL), İndinavir K ayıklanan DNA origami çözüm (20 µL) 0.2 mL PCR tüp içinde ekleyin. Taşınımı için bağlı serum proteinleri sindirmek için bir thermocycler olarak 37 ° C'de 30 dk için kuluçkaya.</li>
	<li>Örnek 5 x 500 µL 16 mM MgCl2 ultrasantrifüj sütun kullanımı da dahil olmak üzere TB ile yıkayın (MWCO ~ 100 kDa) İndinavir K yıkamak için (MW ~ 28,9 kDa) uzaklıktadır. T.c. 3-5 dk de 14,000 × g her yıkamada spin.</li>
	<li>NsTEM görüntüleme adım 4 (Şekil 3) açıklandığı gibi gerçekleştirin. Not: Adım 10,6 jel ayıklanan örnek doğrudan nsTEM görüntüleme için kullanılabilir. Ancak, görüntüleme serum protein ek DNA origami taşınımı için nedeniyle çok zor olacaktır. Bu nedenle, İndinavir K tedavi (adım 10,7 10,9) görüntüleme sürecini kolaylaştırmak için önerilir.</li>
</ol>11. Horseradish peroksidaz enzim (HRP) adreslenebilirliği test-DNA origamisi kaplama ile Polycations üzerine functionalized
<ol><li>2. adımda açıklandığı gibi kendi kendine monte biotinylated-NR (Biotin-NR) arındırmak.</li>
	<li>Saf Biotin-NR 200 µL kuluçkaya (36 nM, 16 mM takıma TB arabellek) HRP Birleşik streptavidin 200 µL ile (540 nM, TB arabelleği). MgCl2 (500 mM) 4,8 µL 14 mM son bir konsantrasyon için ekleyin. T.c. 12 h bir thermomixer 650 rpm için kuluçkaya</li>
	<li>HRP-functionalized NR (HRP-NR) bir PEG arıtma yöntemi ile ilişkisiz HRP enzimler kaldırmak için (2. adımda açıklandığı gibi) arındırmak. Çöktürülmüş HRP-NR TB 16 mM MgCl2de dahil olmak üzere resuspend.</li>
	<li>Arıtılmış HRP-NR Mix 6.5 µL (36 nM) ile N/P oranları 1, 2, 4, 10 ve 20 ( Formül 3kullanarak), polyplex hazırlamak için varyant konsantrasyonları polycations 6.5 µL.</li>
	<li>11.2-11,4 sigara biotinylated NR için yineleyin. HRP enzim özellikle DNA origami, Sigara biotinylated DNA origamisi bağlamak gibi hangi HRP enzimler ve PEG ile tedavi edilir (Biotin-NR için benzer) saf, tahlil denetiminde olarak görev yapacak.</li>
	<li>Mix 6.5 µL distile su ile 6,5 µL varyant konsantrasyonları, 1, 2, 4, 10 ve 20 tanımlanmış N/P oranları karşılık gelen polycations. Tez örnekleri boş Grup olarak hizmet vermektedir.</li>
	<li>Adımda 11,4-11,6 (12.5 µL) hazır çözüm HEPES tampon 72,5 µL dahil olmak üzere bir 96-şey plakasına eklemek (25 mM HEPES, 20 mM KCl, 200 mM NaCl, % 0.05 Triton X-100, % 1 DMSO, pH 7,4) ve iyice karıştırın.</li>
	<li>2, 2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) (15 mM) 10 µL ekleyin.</li>
	<li>H2O2 (12 mM) 5 µL ve de yukarı ve aşağı pipetting karıştırın. H2O2 reaksiyonu başlatır.</li>
	<li>421 absorbans ölçmek nm 4 h multimod plaka okuyucu (Şekil 4A) ile üzerinden.</li>
</ol>12. Hemin bağlama Aptamers (HBA) adreslenebilirliği test-DNA origamisi kaplama ile Polycations üzerine functionalized
<ol><li>HBA functionalized-NR (HBA-NR) 2. adımda açıklandığı gibi arındırmak. Çöktürülmüş HBA-NR 6 mM MgCl2 (daha yüksek tuz konsantrasyonu yol açar HBA-NR toplama) ile takıma TB resuspend.</li>
	<li>HBA-NR Mix 10 µL (40 nM) ile tanımlanmış N/P oranları, 1, 2, 10 ve 20 polyplex hazırlamak için değişen konsantrasyon, polycations 10 µL.</li>
	<li>Çıplak-NR Mix 10 µL (40 nM) veya distile su ile polycations, 1, 2, 10 ve 20 N/P oranları karşılık gelen değişik konsantrasyonlarda 10 µL.</li>
	<li>20 µL hazır çözüm adımları 12,2 ve 12,3 HEPES tampon 60 µL dahil olmak üzere 96-şey plaka ekleyin (25 mM HEPES, 20 mM KCl, 200 mM NaCl, % 0.05 Triton X-100, % 1 DMSO, pH 7,4) ve iyice karıştırın. (Kimden adım 12,2 ve 12,3) 20 µL polyplex veya polycation çözüm yerine su ile en az bir boş örnek içerir.</li>
	<li>5 µL hemin (0.04 mM), ATBS (15 mM) 10 µL tarafından takip ekleyin. Plaka 5 min için bir orbital çalkalayıcı yerleştirin.</li>
	<li>H2O2 (12 mM) 5 µL ve de yukarı ve aşağı pipetting karıştırın.</li>
	<li>421 nmover 30 dk absorbans multimod plaka okuyucu (Şekil 4B) ile ölçmek.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Jones, M. R., Seeman, N. C., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials.+Programmable+materials+and+the+nature+of+the+DNA+bond.">Nanomaterials. Programmable materials and the nature of the DNA bond.</a> Science. 347 (6224), 1260901 (2015).</li><li>Rothemund, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns.">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).</li><li>Takabayashi, S., Klein, W. P., Onodera, C., Rapp, B., Flores-Estrada, J., Lindau, E., Snowball, L., Sam, J. T., Padilla, J. E., Lee, J., Knowlton, W. B., Graugnard, E., Yurke, B., Kuang, W., Hughes, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+precision+and+high+yield+fabrication+of+dense+nanoparticle+arrays+onto+DNA+origami+at+statistically+independent+binding+sites.">High precision and high yield fabrication of dense nanoparticle arrays onto DNA origami at statistically independent binding sites.</a> Nanoscale. 6 (22), 13928-13938 (2014).</li><li>Kuzyk, A., Schreiber, R., Zhang, H., Govorov, A. O., Liedl, T., Liu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconfigurable+3D+plasmonic+metamolecules.">Reconfigurable 3D plasmonic metamolecules.</a> Nature Material. 13 (9), 862-866 (2014).</li><li>Douglas, S. M., Bachelet, I., Church, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+logic-gated+nanorobot+for+targeted+transport+of+molecular+payloads.">A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads.</a> Science. 335 (6070), 831-834 (2012).</li><li>Choi, Y., Choi, H., Lee, A. C., Lee, H., Kwon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Reconfigurable+DNA+Accordion+Rack.">A Reconfigurable DNA Accordion Rack.</a> Angewandte Chemie International Edition. 57 (11), 2811-2815 (2018).</li><li>Kielar, C., Xin, Y., Shen, B., Kostiainen, M. A., Grundmeier, G., Linko, V., Keller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+stability+of+DNA+origami+nanostructures+in+low-magnesium+buffers.">On the stability of DNA origami nanostructures in low-magnesium buffers.</a> Angewandte Chemie International Edition. 57 (30), 9470-9474 (2018).</li><li>Hahn, J., Wickham, S. F. J., Shih, W. M., Perrault, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Addressing+the+instability+of+DNA+nanostructures+in+tissue+culture.">Addressing the instability of DNA nanostructures in tissue culture.</a> ACS Nano. 8 (9), 8765-8775 (2014).</li><li>Al-Dosari, M. S., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonviral+Gene+Delivery:+Principle,+limitations,+and+recent+progress.">Nonviral Gene Delivery: Principle, limitations, and recent progress.</a> The AAPS Journal. 11 (4), 671 (2009).</li><li>Ibraheem, D., Elaissari, A., Fessi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+therapy+and+DNA+delivery+systems.">Gene therapy and DNA delivery systems.</a> International Journal of Pharmaceutics. 459 (1-2), 70-83 (2014).</li><li>Pack, D. W., Hoffman, A. S., Pun, S., Stayton, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+development+of+polymers+for+gene+delivery.">Design and development of polymers for gene delivery.</a> Nature Reviews Drug Discovery. 4 (7), 581-593 (2005).</li><li>Ponnuswamy, N., Bastings, M. M. C., Nathwani, B., Ryu, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oligolysine-based+coating+protects+DNA+nanostructures+from+low-salt+denaturation+and+nuclease+degradation.">Oligolysine-based coating protects DNA nanostructures from low-salt denaturation and nuclease degradation.</a> Nature Communication. 8, 15654 (2017).</li><li>Agarwal, N. P., Matthies, M., G&#252;r, F. N., Osada, K., Schmidt, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Block+copolymer+micellization+as+a+protection+strategy+for+DNA+origami.">Block copolymer micellization as a protection strategy for DNA origami.</a> Angewandte Chemie International Edition. 56 (20), 5460-5464 (2017).</li><li>Kiviaho, J. K., Linko, V., Ora, A., Tiainen, T., J&#228;rvihaavisto, E., Mikkil&#228;, J., Tenhu, H., Nonappac, M. A., Kostiainen, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cationic+polymers+for+DNA+origami+coating+-+examining+their+binding+efficiency+and+tuning+the+enzymatic+reaction+rates.">Cationic polymers for DNA origami coating - examining their binding efficiency and tuning the enzymatic reaction rates.</a> Nanoscale. 8 (22), 11674-11680 (2016).</li><li>Perrault, S. D., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virus-inspired+membrane+encapsulation+of+DNA+nanostructures+to+achieve+in+vivo+stability.">Virus-inspired membrane encapsulation of DNA nanostructures to achieve in vivo stability.</a> ACS Nano. 8 (5), 5132-5140 (2014).</li><li>Ahmadi, Y., De Llano, E., Bari&#353;i&#263;, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=(Poly)cation-induced+protection+of+conventional+and+wireframe+DNA+origami+nanostructures.">(Poly)cation-induced protection of conventional and wireframe DNA origami nanostructures.</a> Nanoscale. 10 (16), 7494-7504 (2018).</li><li>Douglas, S. M., Marblestone, A. H., Teerapittayanon, S., Vazquez, A., Church, G. M., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+3D+DNA-origami+shapes+with+caDNAno.">Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno.</a> Nucleic Acids Research. 37 (15), 5001-5006 (2009).</li><li>Veneziano, R., Ratanalert, S., Zhang, K., Zhang, F., Yan, H., Chiu, W., Bathe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designer+nanoscale+DNA+assemblies+programmed+from+the+top+down.">Designer nanoscale DNA assemblies programmed from the top down.</a> Science. 352 (6293), 1534 (2016).</li><li>Castro, C. E., Kilchherr, F., Kim, D. N., Shiao, E. L., Wauer, T., Wortmann, P., Bathe, M., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+primer+to+scaffolded+DNA+origami.">A primer to scaffolded DNA origami.</a> Nature Methods. 8 (3), 221-229 (2011).</li><li>Amir, Y., Abu-Horowitz, A., Bachelet, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+and+Characterization+of+a+Bio-responsive+Robot+from+DNA+Origami.">Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami.</a> Journal of Visualized Experiment. (106), 51272 (2015).</li><li>Ben-Ishay, E., Abu-Horowitz, A., Bachelet, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+a+bio-responsive+robot+from+DNA+origami.">Designing a bio-responsive robot from DNA origami.</a> Journal of Visualized Experiment. (77), 50268 (2013).</li><li>Wei, B., Vhudzijena, M. K., Robaszewski, J., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+complex+two-dimensional+shapes+from+single-stranded+DNA+tiles.">Self-assembly of complex two-dimensional shapes from single-stranded DNA tiles.</a> Journal of Visualized Experiment. (99), 52486 (2015).</li><li>Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+and+scalable+preparation+of+pure+and+dense+DNA+origami+solutions.">Facile and scalable preparation of pure and dense DNA origami solutions.</a> Angewandte Chemie International Edition. 53 (47), 12735-12740 (2014).</li><li>Grigsby, C. L., Leong, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balancing+protection+and+release+of+DNA:+tools+to+address+a+bottleneck+of+non-viral+gene+delivery.">Balancing protection and release of DNA: tools to address a bottleneck of non-viral gene delivery.</a> Journal of the Royal Society Interface. 7 (1), 67-82 (2010).</li><li>Li, T., Dong, S., Wang, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=G-quadruplex+aptamers+with+peroxidase-like+DNAzyme+functions:+which+is+the+best+and+how+does+it+work.">G-quadruplex aptamers with peroxidase-like DNAzyme functions: which is the best and how does it work.</a> Chemistry - An Asian Journal. 4 (6), 918-922 (2009).</li><li>Cassinelli, V. 1., Oberleitner, B., Sobotta, J., Nickels, P., Grossi, G., Kempter, S., Frischmuth, T., Liedl, T., Manetto, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-Step+Formation+of+"Chain-Armor"-Stabilized+DNA+Nanostructures.">One-Step Formation of "Chain-Armor"-Stabilized DNA Nanostructures.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (27), 7795-7798 (2015).</li><li>Gerling, T., Kube, M., Kick, B., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequence-programmable+covalent+bonding+of+designed+DNA+assemblies.">Sequence-programmable covalent bonding of designed DNA assemblies.</a> Science Advances. , 1157 (2018).</li><li>Xia, T., Kovochich, M., Liong, M., Meng, H., Kabehie, S., George, S., Zink, J. I., Nel, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyethyleneimine+Coating+Enhances+the+Cellular+Uptake+of+Mesoporous+Silica+Nanoparticles+and+Allows+Safe+Delivery+of+siRNA+and+DNA+Constructs.">Polyethyleneimine Coating Enhances the Cellular Uptake of Mesoporous Silica Nanoparticles and Allows Safe Delivery of siRNA and DNA Constructs.</a> ACS Nano. 3 (10), 3273-3286 (2009).</li></ol>

Yazarlar bu raporla ilgili hiçbir çatışması beyan ederim.

İçinde kendinden montajlı DNA origamisi elyaf iplikleri genellikle 5-10 aşırı oranda iskele için eklenir. Bu aşırı zımba lifler de monometer aralığındaki polycation ve form polyplexes daha fazla DNA origami polyplexes ayrılması zor olan bağlayın. Bu nedenle, polyplex oluşumunda önemli bir adım fazla zımba ipliklerini kaldırmak ve iyi saf DNA origami nanoyapıların kullanmaktır.
DNA iplikçiklerin tıklayın tepki26üzerinden cyclization gibi DNA nanoyapıların sabitleme için diğer yöntemleri geliştirilmiştir. Zımba iplikçikleri alkin ve azid modifiye hatırlayan tek iplikçikli yüzük oluşumu için gerekli olduğundan, bu teknik küçük nanoyapıların böyle bir DNA catenane sabitleme için sınırlıdır ve daha büyük DNA origamisi için kolayca ölçeklenebilir değildir yapısı bu protokol için kullanılanlar gibi. Son zamanlarda, Gerling et birl.27 ultraviyole ışın kullanarak DNA nanoyapıların içinde komşu thymidines arasında kovalent cyclobutene pirimidin dimer (GBM) bağlar oluşturmak için bir yöntem bildirdi. Bu yöntem site seçici ve ölçeklenebilir olsa da, DNA origamisi koruma konusunda verimlilik polycation kaplama daha çok daha düşüktür. Örneğin, 0.4 U/mL DNaz ben 1 h, polyplexes iken kararlı sadece 10 U/mL DNaz varlığında ben en az bir gün CPD-sağlamlık DNA origami nesneleri katlanmak.
Kısacası, gen tedavisi chitosan ve ilham LPEI kaplama bir düşük maliyetli, tek adımlı ve DNA origami nanoyapıların Mg tükenmiş ve nükleaz-zengin medya uzun vadeli istikrar adrese verimli yöntem. Reversibility polyplex oluşumu nerede DNA origamisi nucleolytic bozulma ya da tuz-tükenmesi karşı korunması çok önemli bir adım ama diğer adımlar DNA gibi sorunlara neden olabilir çok adım tanı testleri kendi uygulamasında kolaylaştırır amplifikasyon. Ayrıca, polycation kaplama DNA origami taşınımı için ilaç dağıtım uygulamaları28hücresel alımını arttırmak için potansiyel bir yaklaşımdır.

DNA için programlanabilir kendinden montajlı olarak nano yapılar1çok yönlü bir yapı taşı olduğunu. DNA nanoyapıların oluşturmak için en popüler yöntem temel DNA origami tekniği olduğunu kendinden montajlı bir uzun dairesel, tek iplikçikli DNA'sı2iskele kısa şekli belirleme sentetik elyaf yüzlerce yardımı ile ayrılmaktadır. Bugün, neredeyse her geometri ve morfoloji DNA nanoyapıların oluşturulması kolayca mümkün olabilir. DNA nanoyapıların site-specifically yüksek hassasiyetli3,4 ile functionalized ve allosteric konformasyon değişiklikleri5,6geçmesi için programlanabilir. Bu nedenle, DNA'yı kullanarak bir yapı malzemesi olarak biosensing, teşhis ve ilaç dağıtım programlanabilir ve duyarlı özel tasarlanmış taşınımı için uygulamalar oluşturmak için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. Ancak, DNA nanoyapıların sindirim exo- ve endotarafından yatkındır-nükleaz ve kafes tabanlı 3D DNA origami nanoyapıların genel olarak yüksek tuzluluk arabellekleri gerektirir (Örn., 5-20 mM Mg+ 2) korumak için onların bütünlük7,8.
DNA hızlı yıkımı kan ve hücre dışı matriks mevcut enzimler tarafından genetik ürünlerin verimli vivo içinde teslim hücreleri9içine için önemli bir engeldir. DNA viral gen teslim, bu sınırlamayı aşmak için tanımlanmış bir N/P ücret oranı (oranı fosfatlar DNA'polycation aminlerin)10katyonik bir polimer ile karıştırılır. DNA karmaşık polyplex bilinen katyonik bir polimer ile DNA nükleaz aracılı bozulması korur ve11hücresel alımını artırır. İlham gen teslim gelişmeler, oligolysine12, oligolysine-Polietilen glikol (PEG) kopolimerler13, poli (2-dimetilamino-ethylmethacrylate) (PDMAEMA) tarafından-esaslı polimerler14ve virüs kapsid protein15 DNA origami nanoyapıların sabitleme için kullanılmıştır.
Son zamanlarda, biz DNA origami nanoyapıların Mg tükenmiş olarak korunması için bir yöntem rapor ve doğal katyonik polisakkarit chitosan ve sentetik doğrusal polyethyleneimine (LPEI) kullanarak nükleaz-zengin medya bildirilen16oldu. Bu makalede önceki çalışmalarımız bir uyarlaması ve polyplexes, onların karakterizasyonu, düşük tuz ve nükleaz zengini medyada çıplak ve korumalı nanoyapıların kararlılığını test ve inceleyerek hazırlanması için detaylı protokolünü açıklar enzim ve aptamer functionalized DNA origami nanoyapıların polycation kaplama üzerine adreslenebilirliği.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1135px;" width="1136">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">10&#215; DNase I reaction buffer</td>
			<td style="width:239px;">New England Biolab (NEB)</td>
			<td style="width:183px;">B0303</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">ABTS (2&#8242;-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt)</td>
			<td style="width:239px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:183px;">J65535</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Amicon ultracentrifugation columns</td>
			<td style="width:239px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:183px;">UCF500308, UCF510024</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:547px;">Chitosan oligosaccharide lactate (Mn ~ 4000-6000, &#62; 90% deacetylated, 60%. composition oligosaccharide</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">523682</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Design-specific staple strands</td>
			<td style="width:239px;">Integrate DNA Technologies (IDT)</td>
			<td style="width:183px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Dextran sulfate sodium salt (Mr ~ 4 kDa)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">75027</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Dextran sulfate sodium salt (Mr ~ 40 kDa)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">42867</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">DNA gel loading dye (6&#215;)</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">R0611</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">DNase I (RNase free)</td>
			<td style="width:239px;">New England Biolab (NEB)</td>
			<td style="width:183px;">M0303</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N&#8242;,N&#8242;-tetraacetic acid (EGTA)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">E3889</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) BioUltra, anhydrous, &#8805;99% (titration)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">EDS</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Freeze&#39;N Squeeze DNA Gel Extraction Spin Columns</td>
			<td style="width:239px;">Biorad</td>
			<td style="width:183px;">7326165</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Hemin</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">H9039</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">HEPES</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">H3375</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Hydrogen peroixde slution (32 wt%)</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">216763</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">LPEI-25 kDa</td>
			<td style="width:239px;">Polysciences, Inc</td>
			<td style="width:183px;">23966-1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">NuPAGE Sample Reducing Agent (500 mM dithiothreitol (DTT))</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">NP0004</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:547px;">Polyethylene glycol (PEG, MW ~ 8000 Da)</td>
			<td style="width:239px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:183px;">O263.1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Polyethylenimine, linear, average Mn 10,000, PDI &#8804;1.2</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">765090</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Polyethylenimine, linear, average Mn 5,000, PDI &#8804;1.3</td>
			<td style="width:239px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:183px;">764582</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Proteinase K solution (20 mg/ml)</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">AM2548</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">Streptavidin-conjugated HRP</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">N100</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:547px;">SYBER safe DNA gel stain</td>
			<td style="width:239px;">ThermoFischer sceintific</td>
			<td style="width:183px;">S33102</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gene-therapy inspired polycation coating for protection of dna origami nanostructures

DNA origami nanoyapıların biyolojik ve tıbbi uygulamalarda kullanılmak üzere büyük bir potansiyele sahip. Ancak, düşük tuz koşulları ve enzimler fizyolojik sıvılar içinde denatürasyon ve kendi kendine monte DNA nanoyapıların bozulma ikna etmek. Viral gen teslimi, DNA'ın enzimatik bozulması katyonik bir kabuk olumsuz ücret DNA encapsulation tarafından üstesinden gelmek. Burada, esinlenerek gen teslim gelişmeler, basit, tek adımlı ve sağlam metodoloji sunulan DNA origami nanoyapıların sabitleme için doğrusal polyethyleneimine ile kitosan kaplama tarafından. Polycation kaplama verimli bir şekilde DNA origami nanoyapıların Mg tükenmiş ve nükleaz-zengin medya korur. Bu yöntem aynı zamanda DNA taşınımı, enzim ve aptamer göre functionalization tam adreslenebilirliği korur.

Bir nanorod (NR), nanobottle (NB) ve (nanoyapıların 3D modellerinin Şekil 2' de gösterilmiştir) bir tel kafes nanostructure (aşağı) dahil olmak üzere üç DNA origami nanoyapıların farklı konfigürasyonları tasarlanmıştır. NR ve NB müstenit Meydanı ve petek kafes, anılan sıraya göre tasarlanmıştır, caDNAno17 ve WN kullanarak Daedalus yazılım18kullanılarak oluşturulmuş. Kapsamlı bir protokol tasarımı için kendinden montajlı ve DNA nanoyapıların oldu zaten19,20,21,22yayınlandı. Lifler sipariş, kendi kendine monte ve daha fazla saf şekli özel elyaf Stahl ve arktarafından açıklanan bir protokol temel. 23 (adım 2).
Polyplexes jel retardasyon tahlil ve nsTEM görüntüleme ile karakterize. DNA origamisi polycations ile karıştırma üzerine, çıplak nanostructure grubun katot doğru bir kayma (Şekil 1A) gözlenmiştir. Bu fosfat grupları bağlama polycations ve toplam boyutunun üzerine karmaşık artırır negatif ücretten dengelemek için bağlanabilir. Polyanions dextran sülfat gibi ilave bir miktar ekleniyor polyplex oluşumu tersine çevirebilirsiniz. Bu konuda, daha yüksek molekül ağırlıklı dextran sülfat (MW ~ 40 kDa) kıyasla daha düşük moleküler ağırlıklı dextran sülfat decomplexation için daha verimli olmasını gösterdi (MW ~ 4 kDa) (resim 1B).
LPEI polyplexes tarafından uranyl asetat negatif leke TEM görüntüleme sırasında herhangi bir parçacık görüntü zordu. Olan o LPEI bağlama uranyl asetat DNA origamisi sıkı koruma nedeniyle fosfat omurgasına engel. Bu nedenle, nsTEM görüntüleme önce dextran sülfat aşırı miktarda LEPI polyplexes için eklendi. Sökülmüş DNA origami nanoyapıların kusur ne de çürüme belirtisi gösterdi. Tersine, kitosan polyplexes başarıyla gerek polianyon tedavi (Şekil 2) ile görüntüsü.
Tüm çıplak DNA taşınımı (ne olursa olsun onların farklı yapılandırmaları) nsTEM görüntüleme tarafından doğruladı, kuluçka Mg-sıfır tampon, 37 ° C'de bir gün sonra tamamen denatüre vardı. Buna ek olarak, LPEI veya kitosan, N/P≥1 ile kaplı nanoyapıların sağlam kaldı. Benzer şekilde, DNaz ben titrasyon deneyleri enzimatik sindirim karşı korumasız nanoyapıların duyarlılık gösterdi. Çıplak nanoyapıların tamamen ben 2 h, LEPI veya kitosan DNA origamisi kapsüllenmiş sonra içinde sağlam kaldı 1 U/mL DNaz huzurunda sindirmek iken Mg-sıfır arabellek takıma 10 U/mL DNaz ile ben bir gün (Şekil 2) en az için. Nucleolytic sindirim karşı daha yüksek kararlılık polyplexes N/P oranı artırarak sağlanır. Ayrıca, LPEI DNA nanoyapıların daha verimli bir şekilde chitosan (Şekil 3A, Şekil 3C) göre muhtemelen LEPI ve böylece, daha yüksek bağlama benzeşme DNA24 doğru daha yüksek ücret yoğunluk nedeniyle korur . Hiçbir fark farklı molekül ağırlığı LPEI kullanırken gözlendi (şekil3B).
Fonksiyonel gruplar halinde DNA nanoyapıların adreslenebilirliği bir polimer kabuk katma sonra önemli bir özelliktir. Ayrıca, polycation kaplama uyumluluk horseradish peroksidaz enzim (HRP) ve hemin bağlama functionalized aptamers (HBA) DNA origami ile incelenmiştir. Üç biotinylated elyaf lifler NR yüzeyinden fırlamıştı ve Birleşik HRP streptavidin (DNA origamisi başına üç enzimler) ile functionalized. Catalytically son derece etkin (Kd: 439 nM) HBA aptamer PS2. M (5'-GTGGGTAGGGCGGGTGG-3') bu deneyler25için seçildi. Kadar 24 elyaf iplikleri ile 5-nm uzunluğu bağlayıcı NR yüzeyinden fırlamıştı (5'-AAAAGAAAAGAAAAA-3') tarafından PS2 izledi. M serisi (DNA origamisi başına 24 aptamers). Enzimatik olarak dikkat çekici hiçbir engel ya da aptamer etkinliği gözlenen HRP veya HBA functionalized DNA origamisi LPEI ve varyant N/P oranları (Şekil 4A-B)16kitosan kaplama üzerine. Ancak, kinetik HRP enzim dramatik DNA origamisi (Şekil 4C) bağlamayı sonra değiştirildi.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig1.jpg"> Resim 1 : Polyplex oluşumu ve kapsülden çıkarma temsilcisi yaş görüntüleri. (A) elektroforetik hareketlilik üst karakter tahlil NB için 0,01-8 N/P oranları, kitosan ile karışık. Her lane 1 nmol NB içerir İlk lane NB başvurudur Polyplexes tarafından polyanionic dextran sülfat (DS), (B) kapsülden çıkarma. Bu rakam önceden yayınlanmış şekil16değiştirildi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig2.jpg"> Resim 2 : Negatif leke TEM filmler DNA origamisi ve polyplexes. 3D modeli ve nsTEM Filmler çıplak DNA origami taşınımı (sütun 1 ve 2). nsTEM filmler LPEI polyplexes (sonra kapsülden çıkarma) ve kitosan polyplexes (sütun 3 ve 4). nsTEM resimleri çıplak ve korumalı DNA origami (polyplex) Mg tükenmesi (5, 6 ve 7 sütun) enzimatik bozulması (sütunlar 8 ve 9), serum sindirim (sütunlar 10 ve 11) 37 ° C'de bir gün için tabi. LPEI-5 kDa bu tahlil kullanıldı. Çıplak DNA nanoyapıların bozulmuş bir yaş 1 U/mL DNaz huzurunda algılamayı ötesinde ben veya TB + % 10 FBS, kuluçka 37 ° C'de 2 h sonra Ölçek çubukları: 100 nm. Bu rakam önceden yayınlanmış şekil16değiştirildi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig3.jpg"> Şekil 3 : DNaz temsilcisi sonuçlarını ben koruma deneyleri. (A) DNaz ben koruma tahlil için aşağı polyplexes LPEI-5 kDa, LPEI-10 kDa ve LPEI-25 kDa N/P oranı 2, 4, 8 ve 10 hazır. Örnekleri 10 U/mL DNaz tabi tutuldu ben 37 ° C'de 24 h için Son lane WN denetimidir. Polyplexes decapsulated jel yükleme önce vardı. (B) normalleştirilmiş ortalama bant yoğunluğu ile farklı DNA origamis polyplexes için LPEI yaşından itibaren resim-A. çıkarılan Y ekseni normalleştirilmiş ortalama bant yoğunluk temsil eder. (C) DNaz ben koruma testin kitosan-WN polyplexes hazırlanan N/P oranları, 1, 2, 4, 10 ve 20. Örnekleri 10 U/mL DNaz tabi tutuldu ben 37 ° C'de 24 h için Lane 6 denetimi polyplex (N/P 20) olduğunu. Son lane WN denetimidir. Tüm chitosan polyplexes jel decapsulated önceden yükleme vardı. Bu rakam önceden yayınlanmış şekil16değiştirildi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58771/58771fig4.jpg"> Şekil 4: DNA origami deneyleri Renkölçer enzim - ve aptamer-functionalized sonuçlarını temsilcisi. (A) enzim functionalized taşınımı (HRP-NR) kitosan 3.7 h ile reaksiyon başladıktan sonra kaplı Renkölçer tahlil. (B) aptamer functionalized taşınımı (HBA-NR) kitosan, reaksiyon başlanmasından sonra 6 dk ile kaplı Renkölçer testin. Y ekseni normalleştirilmiş absorbans temsil eder. (C) zaman içinde HRP ve HRP-NR Renkölçer tahlil izleme. Bu rakam önceden yayınlanmış şekil16değiştirildi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58771/58771fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>Katyonik Polimerler</td>
			<td>Kitosan</td>
			<td>LPEI-5 kDa</td>
			<td>LPEI-10 kDa</td>
			<td>LPEI-25 kDa</td>
		</tr>
<tr>
<td>Polimer (kDa) molekül ağırlığı</td>
			<td>5</td>
			<td>5</td>
			<td>10</td>
			<td>25</td>
		</tr>
<tr>
<td>Molecualr ağırlığı monomer (g/mol)</td>
			<td>161</td>
			<td>43</td>
			<td>43</td>
			<td>43</td>
		</tr>
<tr>
<td>Amin monomer başına sayısı</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Amin polimer başına sayısı</td>
			<td>28</td>
			<td>116</td>
			<td>232</td>
			<td>581</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1. Amin grupları polycation başı hesaplanıyor.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>Moleküler Ağırlık dextran sülfat (kDa)</td>
			<td>4</td>
			<td>40</td>
		</tr>
<tr>
<td>Molekül ağırlığı monomer (g/mol)</td>
			<td>366</td>
			<td>366</td>
		</tr>
<tr>
<td>Sülfat monomer başına sayısı</td>
			<td>2</td>
			<td>2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Sülfat polimer başına sayısı</td>
			<td>22</td>
			<td>220</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 2. Sülfat grupları polianyon başı hesaplanıyor.

Watch this Scientific Journal Video about Gene-therapy Inspired Polycation Coating for Protection of DNA Origami Nanostructures at JoVE.com

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

Gen terapisi Polycation kaplama DNA Origami nanoyapıların korunması için ilham.

Burada, DNA origami nanoyapıların doğal katyonik polisakkarit chitosan ve sentetik doğrusal polyethyleneimine (LPEI) kaplama kullanarak Mg tükenmiş ve nükleaz-zengin medya korunması için bir protokol sunulmuştur.

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

DNA nanoyapılarının biyolojik stabilizasyonu, hedeflenen ilaç teslimatı gibi gelecekteki in-vivo uygulamalar için gereklidir. Ancak, DNA çeşitli enzimler tarafından vücutta bozulmuş olur. Burada DNA nanoyapılarını enzimatik bozulmadan koruyan bir kaplama tekniği salıyoruz.En önemli avantajları, kaplamamızın canlı organizmalarda zaten kullanılan toksik olmayan bileşiklerden oluşması ve yüzeyin işlevselleştirilmesinin mümkün kalmasıdır. Bu işlevselleştirme, hedef tanıma için moleküler sensörler ve ilaç kargo salınımı için anahtarlar dahil etmek için önemlidir. Polycation kaplamalar kapsüllü DNA origami yapıların hücresel alımını önemli ölçüde artırır, bu nedenle bu yöntem tanı ve tedavi DNA origamis uygulamaları için kapıyı açabilir.HÜCRESEL alım da DNA nanoteknoloji potansiyel gen dağıtım uygulamaları için gereklidir. Ben yöntem oldukça basit ve kolayca hakim olabilir düşünün. Başlamak için, saflaştırılmış DNA origami konsantrasyonu ölçmek.Ultraviyole spektrofotometrekalibre etmek için boş olarak Tüberküloz tampon iki mikrolitre kullanın. Ve sonra DNA origami konsantrasyonu 260 nanometre ölçün. Daha sonra, el yazmasında açıklandığı gibi formül 2'yi kullanarak saflaştırılmış DNA origami çözeltisindeki fosfat miktarlarını hesaplayın.Seyreltme için TB tampon kullanarak, fosfat bir nanomole ekleyerek DNA origami yapısının 15 mikrolitre hazırlayın. 1,8 mikrolitre kitosan için TB'ye 13,2 mikrolitre ekleyin. Ve DNA origami 15 mikrolitre için chitosan çözeltisi 15 mikrolitre ekleyin sekiz N / P oranı ile bir DNA origami chitosan polikseksi geliştirmek için.Makalede açıklandığı gibi hesaplamaları kullanarak farklı N/P oranlarındaki polikseleri hazırlamaya devam edin. % 2 agarose jel için bir tüp 80 milimetre hazırlayın. 2.5 molar magnezyum klorür 352 mikrolitre ekleyin ve sonra DNA jeli leke 10 mikrolitre ile ön leke.Kuru bir jel kutusuna jel çözeltisi dökün. Bir jel elektroforez tarak yerleştirin ve 15-30 dakika oda sıcaklığında katılaşmaya bırakın. Bu arada 11 milimolar magnezyum klorür ile çalışan tampon ek.Her numunenin 10 ila 20 mikrolitresini 6X yükleme tamponunun %20'si ile karıştırın. Kontrol olarak çıplak BIR DNA origami de dahil olmak üzere agarose jel kuyuları, içine örnekleri yükleyin. Jeli oda sıcaklığında 70 voltta 2,5-3 saat çalıştırın.Sonra jel görselleştirmek için bir UV tarayıcı kullanın. Bir DNase I koruma tayini gerçekleştirmek için, farklı N / P oranları, 10X DNase I tampon 1,5 mikrolitre, TB 8 mikrolitre ve ayrı bir 2 mililitre PCR tüp dNase I 1.5 mikrolitre karşılaştırıldığında her polikskop dört mikrolitre ekleyin. Daha sonra aynı şeyi 37 derecede bir termocycler'da 24 saat kuluçkaya yatırın.DNase I'i sindirmek için, mililitre proteinaz K başına 20 miligram iki mikrolitre ekleyin ve bir termocycler 37 santigrat derece 30 dakika kuluçka. Sonra, çekirdek DNA nanoyapıları çözmek için mililitre başına 50 miligram 3.6 mikrolitre eklemek 40 kilodalton dekstran sülfat. Daha sonra daha önce açıklandığı gibi agarose jel elektroforezi gerçekleştirmek için kontrol olarak bu örnekleri ve taze DNA origami kullanın.Jelden gelen dolu numunelere karşılık gelen bandı boşaltın. DNA origamisi ayıklamak için, bir sıkma dondurma çıkarma sütunu kullanın ve üreticinin talimatlarına uyun ve el yazması açıklandığı gibi negatif leke iletim elektron mikroskobu görüntüleme ile devam edin. 6,5 mikrolitre saflaştırılmış 36 nanomolar HRP-NR ile 6,5 mikrolitre farklı konsantrasyonlarda polikasyonları karıştırın.Bir, iki, dört, 10 ve 20'lik N/P oranlarında bir polipleksi hazırlamak için, 6,5 mikrolitre distile suyu 6,5 mikrolitre lik çeşitli konsantrasyonlarda bir, iki, dört, 10 ve 20'nin N/P oranlarına karşılık gelen polikasyonlarla karıştırarak boş bir grup hazırlayın. Daha sonra 96 kuyuluk tan ayrı bir kuyuya bu hazırlanan çözeltilerin her birinin 12,5 mikrolitresini ekleyin. Sonra her iyi HEPES tampon 72,5 mikrolitre ekleyin ve karıştırın.15 milimolar ABTS 10 mikrolitre ve daha sonra her kuyuya 12 milimoler hidrojen peroksit 5 mikrolitre ekleyin ve yukarı ve aşağı boru lama tarafından karıştırın. Son olarak, dört saat içinde 421 nanometre de emiciölçmek için bir çok modlu plaka okuyucu kullanın. Bir jel geriliği tetkik kullanarak poliksler analiz edildikten sonra, katot doğru çıplak nanoyapı bir kayma vardı, muhtemelen polikasyonlar bağlanarak fosfat gruplarının negatif yük dengeleme nedeniyle, ve kompleksin boyut artışı.Dekstran sülfat gibi ekstra miktarda polianiyon eklendiğinde polipleks oluşumu tersine çevrildi. Yüksek molekül ağırlığıdextran sülfat daha düşük molekül ağırlığına göre daha verimli olduğunu gösterdi. Negatif leke iletimelektron mikroskobu kullanılarak polikseanaliz edildikten sonra mikrograflar çıplak DNA origami nanoyapıları, decapsulation sonrası lineer polietilenin polikler, chitosan poliksler, magnezyum tükenmesi, enzimatik bozulma ve serum sindirimine maruz kalan çıplak ve korumalı DNA origami görüntülerini gösterdi.DNase I'in varlığında, iki saat sonra çıplak nanoyapılar tamamen sindirilirken, kitosan kapsüllü DNA origamisinin lineer polietilenin polikler, mililitre DNase I.Lineer polietilenin polikler iline göre DNA nanoyapılarını daha verimli bir şekilde korurken, dna nanoyapılarını daha verimli bir şekilde korur. Poliplezin N/P oranı arttığında DNA sindirimi daha düşüktü. Enzimkaplama sonra, veya daha fonksiyonel DNA origami sonra, lineer polietileninpoliksiler ve varyant N / P oranlarında chitosan ile, enzimatik aktivite ile dikkate değer bir girişim gözlendi.Öte yandan, HRP enziminin kinetik önemli ölçüde DNA origami bağlandıktan sonra değişti. Bu iyi saflaştırılmış ile başlamak önemlidir, DNA origami yapıları. Çokkatyonlar alabilen daha sabit bir iplik çikar.Onlar DNA origami polikler ayrılması zordur. Kaplama moleküllerimiz gen terapisi uygulamalarında da kullanılmaktadır. Bu, DNA nanoyapılarının gelecekte canlı organizmaların genomunu değiştirmek için kullanAbileceği anlamına gelir.Agarose jel boyama için, genellikle moleküller DNA intercalate ve potansiyel olarak mutajenik kullanılır. DNA'yı boyarken lütfen laboratuvarınızın güvenlik talimatlarına uyun.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

Origami Inspired Desenli ve Reconfigurable Parçacıkların Self-assembly

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

Gyroid Nickel Nanostructures from Diblock Copolymer Supramolecules

Buradaki iki bloklu kopolimer Supramolecules ikinci Gyroid Nikel Nanoyapılar

Nanoporous metal foams possess a unique combination of properties - they are catalytically active, thermally and electrically conductive, and furthermore, ...

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

DNA Origami bir Bio-duyarlı Robot katlanması ve Karakterizasyonu

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

Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles

Tek iplikli DNA Fayans Complex iki boyutlu şekiller Self-montaj

Current methods in DNA nano-architecture have successfully engineered a variety of 2D and 3D structures using principles of self-assembly. In this ...

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

DNA Origami Analiz ve Deney için Mika ve Silikon Yüzeyler Hazırlanması

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

Bio-inspired Polydopamine Surface Modification of Nanodiamonds and Its Reduction of Silver Nanoparticles

Nanodiamonds ve gümüş nano tanecikleri onun azaltılması biyo-ilham Polydopamine yüzey modifikasyonu

Surface functionalization of nanodiamonds (NDs) is still challenging due to the diversity of functional groups on the ND surfaces. Here, we demonstrate a ...

Stable DNA Motifs, 1D and 2D Nanostructures Constructed from Small Circular DNA Molecules

İstikrarlı DNA motifleri, 1D ve 2D nanoyapıların küçük dairesel DNA molekülleri inşa

This article presents a detailed protocol for synthesis of small circular DNA molecules, annealing of circular DNA motifs, and construction of 1D and 2D ...

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

Altın Nanorods bütünleştirilmiş koda kiral Plazmonik Metamolecules DNA Origami şablonlarını kullanma

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

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

Algılama Uygulamaları için İnorganik Yapıların DNA Origami Aracılı Substrat Nanodesenleme

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

Single-Molecule SERS Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas

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

Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements Enabled by Plasmonic DNA Origami Nanoantennas (Video) | JoVE 

Plazmonik DNA Origami Nanoantenleri Tarafından Sağlanan Tek Moleküllü Yüzey Geliştirilmiş Raman Saçılma Ölçümleri

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