Name: assembly of gold nanorods into chiral plasmonic metamolecules using dna origami templates
Uploaded: 2019-03-05T14:30:00
Duration: 9 min 17 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates at JoVE.com

يشكر المؤلفون س. فوتيلينين لمساعدتها مع المقياس الطيفي لمؤتمر نزع السلاح. الكتاب نعترف بتوفير التسهيلات والدعم التقني من قبل جامعة الفأر ألتو في أوتانانو-نانوميكروسكوبي مركز (الفأر ألتو-المركز الوطني للإعلام). هذا العمل كان يدعمها أكاديمية فنلندا (منحة 308992) وافق 2020 البحث والابتكار البرنامج الاتحاد الأوروبي في تحت Skłodowska ماري كوري-منح الاتفاق رقم 71364.

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

ويدخل البروتوكول سير العمل كله من تصميم والجمعية، وتنقية وتوصيف التجميعات مراوان المستندة إلى أوريغامي الحمض النووي من أونرس. قوالب أوريغامي الحمض النووي المستخدمة في البروتوكول مناسبة بشكل خاص لتلفيق جمعيات تستجيب للمنبهات. أنواع مختلفة من الاستجابات وفونكتيوناليزيس يمكن إدراجها في فروع التأمين التي تحدد الدولة مراوان أوريغامي قالب (الشكل 1ب)24،25،،من2631. للتجميعات الثابتة، غالباً ما أبسط قوالب على شكل كتلة كافية14،45،،من4647.
أن النهج القائم على أساس أوريغامي الحمض النووي لتصنيع plasmonic nanostructure يرث قيود تقنية أوريغامي الحمض النووي48. عادة ما يقتصر حجم القوالب أوريغامي حجم حبلا السقالة. يتم تقليل استقرار هياكل الحمض النووي تحت شروط قانون الملح. تكلفة تدبيس الاصطناعية فروع ما زالت عالية بدلاً من ذلك. ومع ذلك، يتوقع التطورات الأخيرة في المجال تكنولوجيا النانو الحمض النووي الهيكلية للتغلب على هذه القيود49،،من5051،52،،من5354 , 55.
مقارنة بسائر النهج المستندة إلى الجزيئية لتوليد مراوان جمعيات أونرس34،35،،من3637، أوريغامي الحمض النووي توفر مستوى عال من الدقة المكانية وقابلية البرمجة.
لتحقيق الاستجابات البصرية موثوقة واستنساخه من التجميعات مراوان، نوصي بشدة بتكييف البروتوكولات ل توليف أونر40، نظراً لنوعية والخصائص البصرية للمنتجات التجارية قد تختلف بين دفعات. انلينغ إضافية (الخطوة 6.2) في كثير من الأحيان حاسمة الأهمية لضمان إلحاق أونرس الصحيح لقوالب أوريغامي الحمض النووي (الشكل 6).
أخيرا، لا يقتصر البروتوكول هو موضح هنا للتجميعات مراوان. أوريغامي الحمض النووي يوفر منصة مرنة للغاية لتصنيع النانو plasmonic معقدة9،10.

الحمض النووي النانو، أوريغامي الحمض النووي على وجه الخصوص، قد استخدمت على نطاق واسع لترتيب الجزيئات ومكونات نانوية أخرى (مثل البروتينات وجسيمات نانوية [NPs])، مع الدقة نانومتر في هندستها التعسفي تقريبا1،2 , 3 , 4 , 5-يتيح القدرة على ترتيب NPs المعادن في قوالب أوريغامي الحمض النووي مع عالية الغلة ودقة تصنيع هياكل plasmonic مع الخصائص البصرية رواية6،،من78، 9 , 10-أسلوب أوريغامي الحمض النووي مفيدة بشكل خاص لجيل هياكل plasmonic مراوان، التي تتطلب أبنية ثلاثية الأبعاد حقيقية11،،من1213، 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20.
ويصف هذا البروتوكول بالتفصيل العملية برمتها من تلفيق جمعيات أونرس مراوان templated أوريغامي الحمض النووي. البرامج المستخدمة ل تصميم21 وهيكل التنبؤ22،23 أوريغامي الحمض النووي متاح بحرية وبديهية. أوريغامي التلفيق والتوليف أونر استخدام معدات مختبر الكيمياء الحيوية المشتركة (مثلاً، ثيرموسيكليرس، استشراد هلام، لوحات ساخنة، أجهزة الطرد المركزي). وتتميز الهياكل باستخدام التحليل الطيفي تيم وقرص مضغوط قياسي.
تصنيع النانو plasmonic مماثلة مع أساليب من أعلى إلى أسفل (مثل الإلكترون شعاع الطباعة الحجرية) تتطلب معدات معقدة ومكلفة بدلاً من ذلك. وبالإضافة إلى ذلك، توفر قوالب أوريغامي الحمض النووي إمكانية إدراج reconfigurability الهيكلية في تجميعات plasmonic24،،من2526،،من2728،29 ،30،31،،من3233، التي صعبة للغاية لهياكل ملفقة مع تقنيات الطباعة الحجرية. مقارنة بغيرها النهج المستندة إلى الجزيئية34،35،،من3637، التصنيع على أساس أوريغامي الحمض النووي توفر مستوى عال من الدقة المكانية وبرمجة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:568px;" width="567">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">2,6-Dihydroxybenzoic acid</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:99px;">D109606-25</td>
			<td style="width:128px;">98+%</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:179px;">AgNO3</td>
			<td style="width:163px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:99px;">AA1141414</td>
			<td style="width:128px;">99.90%</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Blue light transilluminator&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Nippon Genetics</td>
			<td style="width:99px;">FG-06</td>
			<td style="width:128px;">FastGene LED Transilluminator</td>
		</tr>
		<tr height="51">
			<td height="51" style="height:51px;width:179px;">Bromophenol Blue</td>
			<td style="width:163px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:99px;">403160050</td>
			<td style="width:128px;">For agarorose gel&#160; loading buffer</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Centrifugal filter units</td>
			<td style="width:163px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:99px;">42600</td>
			<td style="width:128px;">DNA extraction from agarose</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Chirascan CD spectrometer&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Applied Photophysics</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Cuvette&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Hellma&#160;</td>
			<td style="width:99px;">105-202-85-40</td>
			<td style="width:128px;">Quartz SUPRASIL</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">DNA lobind tubes</td>
			<td style="width:163px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:99px;">30108051</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Eppendorf Biospectrometer&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:99px;">6135000904</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Eppendorf ThermoMixer C</td>
			<td style="width:163px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:99px;">5382000015</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:179px;">Ficoll 400</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:99px;">BP525-10</td>
			<td style="width:128px;">Polysucrose 400 (For agarorose gel&#160; loading buffer)</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Gel electrophoresis sets</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Gel imager</td>
			<td style="width:163px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;">Gel Doc XR+ System&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:179px;">HAuCl4&#8226;3H2O</td>
			<td style="width:163px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:99px;">AA3640006</td>
			<td style="width:128px;">99.99%</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">HCl&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Scharlau</td>
			<td style="width:99px;">AC07441000</td>
			<td style="width:128px;">1M</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:99px;">H9151-100</td>
			<td style="width:128px;">BioXtra, 98+%</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">L(+)-ascorbic acid</td>
			<td style="width:163px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:99px;">401471000</td>
			<td style="width:128px;">99+%</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">M13p7560 scaffold strand</td>
			<td style="width:163px;">Tilibit nanosystems</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:179px;">MgCl2&#8226;6H2O</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:99px;">M2670-500</td>
			<td style="width:128px;">BioXtra, 99+%</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:179px;">NaBH4</td>
			<td style="width:163px;">Acros Organics</td>
			<td style="width:99px;">200050250</td>
			<td style="width:128px;">99%</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">NaCl</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:99px;">S7653-500</td>
			<td style="width:128px;">BioXtra, 99.5+%</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">NaOH</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:99px;">S8045-500</td>
			<td style="width:128px;">BioXtra, 98+%</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">Parafilm</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:99px;">P7668-1EA</td>
			<td style="width:128px;">PARAFILM M</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">PBS buffer (10X)</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:99px;">BP3991</td>
			<td style="width:128px;">Molecular Biology</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">ProFlex PCR System</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:99px;">4484073</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Sodium dodecyl sulfate (SDS)</td>
			<td style="width:163px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:99px;">74255-250</td>
			<td style="width:128px;">99+%</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Staple strands</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">Sybr Safe</td>
			<td style="width:163px;">Invitrogen&#160;</td>
			<td style="width:99px;">S33102</td>
			<td style="width:128px;">For DNA stain</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">TBE buffer (10X)</td>
			<td style="width:163px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:99px;">15581-044</td>
			<td style="width:128px;">Molecular Biology</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">TE buffer (10X)</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:99px;">BP24771</td>
			<td style="width:128px;">Molecular Biology</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">TEM</td>
			<td style="width:163px;">FEI</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;">FEI Tecnai F12</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Thiol-functionalized&#160; ssDNA&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Biomers.net</td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:179px;">Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride (TCEP-HCl)</td>
			<td style="width:163px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:99px;">PI20491</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">UltraPure Agarose</td>
			<td style="width:163px;">Invitrogen&#160;</td>
			<td style="width:99px;">16500-100</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">Ultrapure water (Type 1)</td>
			<td style="width:163px;"></td>
			<td style="width:99px;"></td>
			<td style="width:128px;">Milli-Q Direct 8 system</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">Uranyl Formate</td>
			<td style="width:163px;">Tebu-bio</td>
			<td style="width:99px;">24762-1</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:179px;">White light transilluminator</td>
			<td style="width:163px;">UVP</td>
			<td style="width:99px;">TW-26</td>
			<td style="width:128px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assembly of gold nanorods into chiral plasmonic metamolecules using dna origami templates

Addressability الملازمة لهياكل أوريغامي الحمض النووي يجعلها قوالب مثالية لترتيب الجسيمات النانوية المعدنية إلى النانو plasmonic المعقدة. عالية الدقة المكانية جمعية templated أوريغامي الحمض النووي يتيح السيطرة على اقتران بين الأصداء plasmonic من الجزيئات الفردية، ويمكن للخياطة الخصائص البصرية للنانو شيدت. في الآونة الأخيرة، نظم plasmonic مراوان جذبت الكثير من الاهتمام نظراً للترابط القوى بين التكوين المكاني للتجميعات plasmonic وردودهم الضوئية (مثلاً، التعميم تلوانيه [مؤتمر نزع السلاح]). في هذا البروتوكول، يصف لنا سير العمل كله لجيل جمعيات مراوان المستندة إلى أوريغامي الحمض النووي من الذهب نانورودس (أونرس). البروتوكول يتضمن وصفاً مفصلاً لمبادئ التصميم والإجراءات التجريبية لتصنيع قوالب أوريغامي الحمض النووي وتوليف أونرس وجمعية هياكل أوريغامي--أونر. وبالإضافة إلى ذلك، يتم تضمين وصف هياكل باستخدام مجهر إلكتروني (TEM)، والتحليل الطيفي CD. لا يقتصر على تكوينات مراوان البروتوكول وصف ويمكن تكييفها لتشييد أبنية plasmonic مختلف.

صور تيم قوالب أوريغامي الحمض النووي، أونرس، وجمعيات النهائي أوريغامي--أونر ترد في الشكل 4و الشكل 5 الشكل 6A، على التوالي. سبب تفضيلها الربط بشبكات تيم، ينظر التجميعات أوريغامي--أونر عادة كحزم أوريغامي موازية وقضبان (الشكل 6A). مطلوب الصلب الحرارية للمحاذاة الصحيحة من أونرس في قوالب أوريغامي (الشكل 6أ، ب). ويتيح البروتوكول عالية الغلة لجمعية أونرس في ميتاموليكوليس مراوان مع قوي plasmonic CD الردود (الشكل 7).
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>درجة الحرارة (درجة مئوية)</td>
			<td>الوقت</td>
		</tr>
<tr>
<td>80</td>
			<td>مدة 15 دقيقة</td>
		</tr>
<tr>
<td>79-71</td>
			<td>1 درجة مئوية/1 دقيقة</td>
		</tr>
<tr>
<td>70-66</td>
			<td>1 درجة مئوية/5 دقيقة</td>
		</tr>
<tr>
<td>65-60</td>
			<td>1 درجة مئوية/30 دقيقة</td>
		</tr>
<tr>
<td>59-37</td>
			<td>1 درجة مئوية/60 دقيقة</td>
		</tr>
<tr>
<td>36-30</td>
			<td>1 درجة مئوية/15 دقيقة</td>
		</tr>
<tr>
<td>29-20</td>
			<td>1 درجة مئوية/5 دقيقة</td>
		</tr>
<tr>
<td>20</td>
			<td>عقد</td>
		</tr>
</tbody></table>الجدول 1: درجات الحرارة ومعدلات للصلب الحرارية للقوالب أوريغامي الحمض النووي.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>درجة الحرارة (درجة مئوية)</td>
			<td>الوقت (دقيقة)</td>
		</tr>
<tr>
<td>40</td>
			<td>130</td>
		</tr>
<tr>
<td>36</td>
			<td>180</td>
		</tr>
<tr>
<td>32</td>
			<td>180</td>
		</tr>
<tr>
<td>22</td>
			<td>عقد</td>
		</tr>
</tbody></table>الجدول 2: درجات الحرارة وأوقات عقد للصلب قوالب أوريغامي الحمض النووي وأونرس- يتم تعيين معدل التبريد بين الخطوات في 0.1 درجة مئوية/دقيقة. يتم تعتيق العينات أونر أوريغامي الحمض النووي بينما تهز 400 لفة في الدقيقة.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig1.jpg"> الشكل 1 : تصميم ميتاموليكوليس مراوان templated أوريغامي الحمض النووي- (أ) تحديد الترتيب المكاني النسبي المطلوب من الذهب نانورودس (أونرس) وشكل مناسب للقالب أوريغامي الحمض النووي. (ب) تقدير المعلمات الهيكلية أونرس (دأونر، لأونر) وقالب ورقي (Wأوريغامي، Lأوريغامي, Θ). تحديد مواقف التقريبي للمواد الغذائية الأساسية التي تحتاج إلى مزيد من التعديل. (ج) تصميم قوالب أوريغامي الحمض النووي باستخدام كادنانو. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig2.jpg"> الشكل 2 : [اغروس] هلام التفريد أوريغامي. (أ) تنقية مع 1% [اغروس] هلام التفريد ح 2 في 80 ف (ب) توصيف مع 2% [اغروس] هلام التفريد ح 4 في 80 ف. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig3.jpg"> الشكل 3 : [اغروس] هلام التفريد تنقية أوريغامي--أونرس- هلام (0.7%) تم تشغيل ح 3.5 في 80 الخامس للعينات التي أعدت وفق إجراءات الجمعية مع نسب مختلفة من الحمض النووي-أونر-إلى--أوريغامي (20:1، 5:1) وعينات (نسبة الحمض النووي-أونرس-إلى--أوريغامي 10:1) مع أو بدون الصلب الداخلي. لل صور العينات في نطاقات 1 و 2 و 3، انظر الشكل 6. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig4.jpg"> الشكل 4 : صورة الممثل تيم قوالب أوريغامي الحمض النووي- الهيكل أوريغامي يتكون من اثنين 14-اللولب حزم (80 نانومتر x 16 nm x 8 nm) مرتبطة معا حبلا السقالة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig5.jpg"> الشكل 5 : صورة الممثل تيم أونرس- متوسط أبعاد أونرس المركبة هي 70 x 30 نانومتر. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig6.jpg"> الرقم 6 : صور تيم التجميعات أوريغامي--أونر- (أ) dimers أونر على ورقي بعد الصلب (الفرقة 1 في الشكل 3). (ب) dimers أونر في أوريغامي دون انلينغ (الفرقة 2 في الشكل 3). المجاميع (ج) أوريغامي--أونر (الفرقة 3 في الشكل 3). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59280/59280fig7.jpg"> الشكل 7 : الأطياف CD الجمعيات أوريغامي--أونر- الأطياف CD الهياكل المغلقة (أوريغامي القوالب الثابتة بخيوط قفل في تكوين اليد اليمنى، مع 50° بين اثنين أوريغامي حزم) وبنية مفتوحة (قوالب أوريغامي دون خيوط قفل). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59280/59280fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>

Watch this Scientific Journal Video about Assembly of Gold Nanorods into Chiral Plasmonic Metamolecules Using DNA Origami Templates at JoVE.com

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

ونحن تصف البروتوكول مفصلاً للجمعية المستندة إلى أوريغامي الحمض النووي من الذهب nanorods في مراوان ميتاموليكوليس plasmonic مع الردود تشيروبتيكال قوية. البروتوكول لا يقتصر على تكوينات مراوان ويمكن تكييفها بسهولة لتلفيق أبنية plasmonic مختلف.

الجمعية نانورودس الذهب في ميتاموليكوليس Plasmonic مراوان باستخدام قوالب أوريغامي الحمض النووي

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

يسمح هذا الأسلوب تلفيق من ثلاث الابعاد chiral plasmonic الجمعيات مع ردود تقويم العمود الفقري قوية. والميزة الرئيسية لهذا النهج هي أنه يتيح تصنيع الهياكل النانوية المعدنية المعقدة باستخدام أدوات البرمجيات المتاحة بحرية ومعدات مختبر الكيمياء الحيوية المشتركة. إثبات الإجراء سيكون Yike هوانغ طالب دراسات عليا ومينه خا نغوين ما بعد الدكتوراه من مختبري.استخدام caDNAno لتصميم قالب اوريغامي الحمض النووي. توجيه سقالة في خيوط الأساسية وفقا للشكل المطلوب من القالب. ثم قم بإنشاء تسلسلات حبلا الأساسية بالنقر فوق أداة التسلسل.انقر فوق أداة الطلاء ووضع علامة على خيوط الأساسية التي تتطلب المزيد من التعديل. انقر فوق أداة التصدير لتصدير تسلسلات الحمض النووي الأساسية إلى ملف CSV. ثم قم باستيراد ملف CSV إلى تطبيق جدول بيانات.إضافة تسلسل البوليأدينين في نهاية المواد الغذائية لاستخدامها كمقابض لتجميع نانورود الذهب. تعديل خيوط الأساسية على مواقع القفل المصممة مع تسلسلات القفل. إعداد مخزون العمل من خيوط الأساسية بما في ذلك خيوط مع مقابض والأقفال عن طريق خلط كميات متساوية من تركيز تطبيع oligonucleotides الأساسية.ثم إعداد الخليط اوريغامي كما هو مفصل في بروتوكول النص. الخليط في الدراجات الحرارية من 80 درجة إلى 20 درجة مئوية. لجل 1٪ ، قم بإذابة غرام واحد من agarose في 100 ملليلتر من TBE عن طريق تسخين الخليط في فرن الميكروويف.إضافة 10 ميكرولترات من 10، 000X الحمض النووي وصمة عار وفقا لمواصفات وصمة عار. لتقليل التعرض للأشعة فوق البنفسجية في خطوة الاستخراج استخدام وصمة عار الحمض النووي التي يمكن تصورها تحت الإثارة الزرقاء. يلقي الجل واحتضان لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.ثم ضع صندوق الجل في حمام ماء جليدي. إضافة تحميل العازلة لعينات اوريغامي وتحميل العينات في الآبار مع حجم السليم وفقا للمخروط المستخدمة. تشغيل الكهرباء لمدة ساعتين في 80 فولت.صورة هلام مع صورة هلام. استخدام الترانرانيوم األزرق الضوء لتصور العصابات وقطع الفرقة اوريغامي. ثم حطم الجل على البارا فيلم واستخراج السائل.العائد الانتعاش هو ما يقرب من 40٪ Pipette السائل في وحدة تصفية الطرد المركزي وتدور في 3، 000 مرات G لمدة خمس دقائق. قياس امتصاص محلول اوريغامي في 260 نانومتر مع مطياف الأشعة فوق البنفسجية مرئية. لإعداد نانورود الذهب، حل 0.55 غرام من CTAB و 0.037 غرام من 2، 6-حمض ديهيدروزيبينزويك في 15 ملليلتر من الماء الدافئ في قارورة قاع مستديرة.بعد تبريد المحلول إلى 30 درجة مئوية، أضف 600 ميكرولترات من أربع نترات فضية ميليمولار، وحركها عند 450 دورة في الدقيقة لمدة دقيقتين. اترك المحلل بدون عائق لمدة 15 دقيقة عند 30 درجة مئوية. بعد ذلك، أضف 15 ملليلترًا من رابع كلوريد الهيدروجين المليمتر إلى المحلل وحركها عند 450 دورة في الدقيقة لمدة 15 دقيقة.أيضا, إضافة 120 ميكرولترات من 64 ملليمولار L-الأسكوربيك وتحريك على الفور في 1, 200 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. الآن، إضافة 12 ميكرولترات من بذور الذهب ويبقي اثارة في 1، 200 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية. احتضان الحل في حمام مائي في 30 درجة مئوية لمدة 18 ساعة.لا تزعج الحل واستخدم غطاء لإغلاق القارورة. نقل الحل الناتج إلى أنابيب الطرد المركزي والطرد المركزي في 9،500 مرة G لمدة 12 دقيقة في 20 درجة مئوية. تجاهل عظمى وتفريق بيليه في 20 ملليلتر من المياه النقية جدا.تنفيذ خطوة واحدة أكثر الطرد المركزي ومن ثم تفريق بيليه النهائي في ثلاثة ملليلتر من الماء المقطر. تقدير تركيز نانورود الذهب من قياس امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مرئية باستخدام معامل الانقراض الرنين البلازمون الطولي. مزيج 150 ميكرولترات من 10 نانورود الذهب نانومولر و 40 ميكرولترات من 0.5 ملليمولار TCEP تعامل الثيول الحمض النووي.إضافة 1٪ SDS إلى حل نانورود الذهب حتى يتم التوصل إلى تركيز SDS النهائي من 0.05٪. ضبط PH إلى ما بين 2.5 وثلاثة مع ما يقرب من ميكرولتر واحد من حمض واحد HCL. احتضان لمدة ساعتين في حين تهتز في 70 دورة في الدقيقة.إضافة كلوريد الصوديوم للوصول إلى تركيز كلوريد الصوديوم النهائي من 0.5 الضرس واحتضان لمدة أربع ساعات في درجة حرارة الغرفة في حين تهتز في 70 دورة في الدقيقة. ثم، ضبط PH إلى حوالي 8.5 مع 10X TBE العازلة واحتضان على مدى الليل. غسل نانورودس الذهب الحمض النووي أربع مرات عن طريق خلط العينات مع ملليلتر واحد من الغسيل العازلة والطرد المركزي في 7،000 مرة G لمدة 30 دقيقة.إزالة فائقة وإعادة تعليق نانورود الذهب الحمض النووي في السائل المتبقية. تقدير تركيز نانورود الذهب DNA من قياس امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مرئية كما كان من قبل. إضافة كلوريد المغنيسيوم إلى حل نانورود الذهب DNA المنقى إلى تركيز نهائي من 10 ملليمولار.اخلطي نانورود الذهب من الحمض النووي المنقى و اوريغامي بنسبة 10 إلى 1 واتاج الخليط في الخلاط مع التحكم في درجة الحرارة من 40 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية بينما تهتز عند 400 دورة في الدقيقة. استخدام 0.7٪ agarose جل الكهرباء لتنقية الهياكل النهائية نانورود الذهب اوريغامي. لTEM التصوير، مزيج 200 ميكرولترات من 0.75٪ أورانيل فورمايت حل و 1 ميكرولتر من خمسة هيدروكسيد الصوديوم الضرس.دوامة فورا لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق. الطرد المركزي حل وصمة عار لمدة ثلاث إلى أربع دقائق في 14، 000 مرات G.Then، وحماية وصمة عار من التعرض للضوء عن طريق التفاف عليه في رقائق الألومنيوم. بعد زيادة hydrofalicity من شبكات TEM كما هو موضح في بروتوكول النص ، والماصات خمس قطرات عينة ميكروليتر على شبكة TEM.بعد حضانة من خمس إلى ثماني دقائق، وإزالة قطرة عن طريق لمس بلطف ورقة مرشح مع حافة الشبكة. الآن، ماصة قطرة كبيرة واحدة و قطرة صغيرة واحدة من حل وصمة عار على قطعة من البارا فيلم. وضع الشبكة على ضوء حل صغير قطرة والجافة على الفور عن طريق لمس ورقة التصفية مع حافة الشبكة.ثم، وضعه على انخفاض حل وصمة عار كبيرة لمدة 30 ثانية. يظهر هنا هو صورة TEM من القوالب اوريغامي الحمض النووي. يتكون هيكل اوريغامي من اثنين من حزم الحلزون 14 المرتبطة معا من قبل حبلا سقالة.هنا، يتم عرض صورة تمثيلية TEM من نانورود الذهب. متوسط أبعاد نانورود الذهب المركبة هي 70 في 30 نانومتر. تُظهر هذه الصورة غممات نانورود ذهبية على اوريغامي بعد الحن.نظرا لتفضيلاتها ملزمة لشبكات TEM، وعادة ما ينظر إلى جمعيات نانورود الذهب اوريغامي كما حزم اوريغامي موازية وقضبان. البروتوكول تمكن من ارتفاع الغلة من تجميع نانورود الذهب في جزيئات ميتا chiral مع استجابات قوية dichroism التعميم plasmonic. تظهر هنا أطياف الهياكل المغلقة والهياكل المفتوحة.بعد تطورها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين لاستكشاف الخصائص البصرية البلازمونية للهياكل النانوية المعدنية المعقدة التي تم تجميعها ذاتيًا. وكما هو موضح في البروتوكول النصي، تستخدم عدة مواد كيميائية خطرة في هذه الطريقة. يرجى التحقق بعناية من ورقة بيانات سلامة المواد واتخاذ الاحتياطات اللازمة.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Chemistry

Unit 1

Stereoisomerism

SCIENTISTS IN ACTION

Origami Inspired Self-assembly of Patterned and Reconfigurable Particles

اوريغامي الملهمة التجميع الذاتي للجزيئات منقوشة واعادة التشكيل

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

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

إخراج القالب التجميعي من الأنابيب النانومترية الذهبية Plasmonic مع امتصاص الأشعة تحت الحمراء الانضباطي

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

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

للطي وتوصيف روبوت الحيوية استجابة من الحمض النووي اوريغامي

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 Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

إعداد ميكا والسيليكون ركائز لDNA اوريغامي التحليل والتجريب

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

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

الهيدروكينون القائم على توليف نانواعواد الذهب

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

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

العلاج الجيني وحي بوليكيشن طلاء لحماية النانو أوريغامي الحمض النووي

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

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

الحمض النووي اوريغامي--بوساطة نانوباتيرنينج الركيزة من الهياكل غير العضوية لتطبيقات الاستشعار

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

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs

تطوير المواد الحفازه غير المتجانسة الاختيارية التي تستخدم الأطر المعدنية العضوية (MOFs)

Substrate size discrimination by the pore size and homogeneity of the chiral environment at the reaction sites are important issues in the validation of ...

Quantitative SERS Detection of Uric Acid via Formation of Precise Plasmonic Nanojunctions within Aggregates of Gold Nanoparticles and Cucurbit[n]uril

Quantitative SERS Detection of Uric Acid via Formation of Precise Plasmonic Nanojunctions within Aggregates of Gold Nanoparticles and Cucurbit[n]uril

الكشف الكمي SERS عن حمض اليوريك عن طريق تكوين تقاطعات نانوية بلازمونية دقيقة داخل مجاميع جسيمات الذهب النانوية والقرعيات[n]uril

This work describes a rapid and highly sensitive method for the quantitative detection of an important biomarker, uric acid (UA), via surface-enhanced ...

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 

قياسات تشتت رامان المعززة بالسطح أحادية الجزيء التي تم تمكينها بواسطة الهوائيات النانوية لأوريغامي الحمض النووي البلازموني

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