基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法技术

本发明专利技术公开了基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法，首先通过晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒，然后制备特异性设计矩形DNA折纸，最后按照纳米金棒与DNA折纸按摩尔比为5:1的比例加入纳米金棒，在45℃～20℃条件下循环梯度退火，使特定尺寸纳米金棒与特异性设计矩形DNA折纸杂交，使得纳米金棒构建成Dolmen结构。还包括上述晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒以及经ssDNA1所示核苷酸序列修饰后的纳米金棒的制备工艺。本发明专利技术借助琼脂糖电泳和透射电镜进行表征，利用纳米金棒组装体在暗场显微镜暗场图中特殊颜色的特点，容易与扫描电镜共定位，与刻蚀手段相比，具有简便、可靠、低成本、较低的实验条件要求等优势。

Method for constructing Dolmen structure based on DNA folding paper template and nano gold bar

The present invention discloses DNA origami template and gold nanorods construction method based on Dolmen structure, first synthesized by seed mediated growth specific size of gold nanorods, then prepare the specific design of rectangular DNA origami, finally according to the gold nanorods with DNA molar ratio of 5:1 origami with gold nanorods, circular gradient annealing in the 45 to 20 DEG C under the condition of the specific size of gold nanorods and the specific design of rectangular DNA origami hybrid, makes gold nanorods to construct Dolmen structure. The method comprises the following steps: preparation of a specific size nano gold bar by the above crystal seed growth method and preparation process of a gold nano bar modified by nucleotide sequence shown by ssDNA1. The invention is characterized by agarose gel electrophoresis and transmission electron microscopy, using gold nanorods features assemblies in darkfield dark frame in special colors, easy and scanning electron microscopy colocalization, compared with the etching method, with simple experimental conditions, reliable, low cost, low advantage.

【技术实现步骤摘要】
基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法
本专利技术属于检测分析领域，具体涉及基于DNA折纸模板纳米金棒构建Dolmen结构的方法及其应用。
技术介绍
美国加州理工学院资深研究员PaulRothemund专利技术了“DNA折纸术”，这是一种具有创新性的自下而上的组装技术。先借助纳米仪器，画好折叠物的形状，然后用折叠的DNA长链把这个形状填满，而DNA短链就是固定折叠的DNA长链的“图钉”。Rothemund用计算机计算每一个作品所需DNA短链的数量，然后将这些DNA短链“钉”在长链构成的支架上，就构成了各种图案。该技术具有过程简单、容易操作和极高产率等优点，目前已广泛应用于生物传感、物质检测、单分子水平分析、疾病诊断及治疗等领域。近年来,在金纳米棒(GoldNanoRods，GNRs)方面的研究已取得了飞跃式的进步,当前人们可以利用模板法、光化学法、晶种生长法以及电化学法等多种方法制备出长径比不同的金纳米棒,由于其具有各向异性及独特的光谱特征，故在生物检测、医学诊断、光学成像以及光谱研究等诸多领域广泛应用。在原子系统中，当一个分立的激发态能级与一个连续的激发态能级相重叠时,两个激发态之间会出现干涉,从而使原子系统的光谱呈非对称线型，这一效应称为法诺(Fano)共振。最近，金属微纳结构中的Fano共振由于在非线性、增强透射、光学开关与调制等方面具有重要应用，因而引起了人们的广泛兴趣。RichardVaia(Biswas,S.,Duan,J.,Nepal,D.,Pachter,R.,&Vaia,R.(2013).NanoLetters,13(5),2220-2225.)利用刻蚀通过Top-Down方法搭建Dolmen结构，生动有效地向我们展示了该结构的法诺效应。颜灏(Pal,S.,Deng,Z.,Wang,H.,Zou,S.,Liu,Y.,&Yan,H.(2011).JournaloftheAmericanChemicalSociety,133(44),17606-9.)利用空间可循址性和DNA特异性结合将纳米金棒杂交到DNA折纸，并排列成相应的空间构型。但迄今为止，还没有使用Bottom-Up(自下而上)方法将纳米金棒和DNA折纸组装成Dolmen结构用于法诺效应的研究和专利报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过自下而上方法将DNA折纸和纳米金棒构建成Dolmen结构，该结构具有的法诺效应可用于光学和等离子体领域检测，丰富了DNA纳米结构的检测手段；本专利技术还提供了上述结构的制备方法及应用。为达到上述目的，本专利技术的技术方案为基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法，包含以下步骤：(1.1)通过晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒；(1.2)制备特异性设计矩形DNA折纸；(1.3)按照纳米金棒与DNA折纸按摩尔比为5:1的比例加入纳米金棒，在45℃～20℃条件下循环梯度退火，使特定尺寸纳米金棒与特异性设计矩形DNA折纸杂交，使得纳米金棒构建成Dolmen结构。上述晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒具体包括：(2.1)将摩尔浓度为0.01mol/L～1mol/L的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的氯金酸水溶液搅拌混匀，加入摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的硼氢化钠水溶液；(2.2)将步骤2.1获得的混合溶液置于20℃～40℃条件下，静置反应1～3h。进一步，晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒具体包括：(3.1)将摩尔浓度为0.01mol/L～1mol/L的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的氯金酸水溶液按体积比10:1～40:1混合，搅拌混匀；(3.2)20～40℃条件下，边搅拌边向步骤3.1的溶液中加入摩尔浓度为1mM～100mM的硝酸银溶液和摩尔浓度为0.1mol/L～2mol/L的盐酸溶液，搅拌1～5min；(3.3)20～40℃条件下，边搅拌边向步骤3.2的溶液中滴加摩尔浓度为10mmol/L～200mmol/L的抗坏血酸溶液，溶液从黄色迅速变为无色，搅拌1～5min；(3.4)20～40℃条件下，边搅拌边向步骤3.3的溶液中滴加步骤2.1的稀释液，搅拌1～5min，静置反应10～20h；(3.5)溶液从无色变成棕色，反应结束，采用离心提纯法浓缩步骤3.4获得的溶液，将离心产物分散到超纯水中。上述纳米金棒为经ssDNA1所示核苷酸序列修饰后的纳米金棒，通过以下方法制备：(4.1)根据步骤3.5中离心产物溶液与ssDNA1所示核苷酸序列按体积比为100:1～20:1混合，搅拌混匀，在20～40℃条件下震荡孵育2～10h；(4.2)将步骤4.1溶液滴加氯化钠溶液，滴加3～5次，每次滴加不超过5μL，间隔时间0.5～1h，滴加完毕后在20～40℃条件下震荡孵育2～10h；(4.3)采用离心提纯法浓缩步骤4.2获得的溶液，将离心产物常温保存。上述特异性设计矩形DNA折纸通过以下方法制备：(5.1)将摩尔浓度为1nmol/L～5nmol/L的M13mp18噬菌体环状单链DNA分子与摩尔浓度为10nmol/L～50nmol/L的订书钉单链按和设计捕获单链按体积比1:1:1～1:5:5混合，搅拌混匀；(5.2)将步骤5.1的溶液在95℃～25℃条件下梯度退火，反应结束后，离心提纯。本专利技术的有益效果在于：(1)DNA折纸具有精确的空间可寻址性，加入纳米金棒后可以高效精确组装；(2)Dolmen结构具有法诺效应，在特定光波长下出现很明显的“零吸收”现象；(3)本专利技术借助琼脂糖电泳和透射电镜进行表征，利用纳米金棒组装体在暗场显微镜暗场图中特殊颜色的特点，容易与扫描电镜共定位，因此与刻蚀手段相比，具有简便、可靠、低成本、较低的实验条件要求等优势。附图说明图1为Dolmen结构组装和检测示意图；图2为合成特定尺寸(75×30nm)纳米金棒透射电镜图；图3为分离提纯Dolmen结构的琼脂糖凝胶电泳分析结果；图4为进过提纯后的Dolmen结构透射电镜图；图5为对Dolmen结构法诺效应检测结果，其中a为暗场显微镜下结构呈现的光斑，b为Dolmen结构扫描电镜图，c为散射强度检测结果。具体实施方式现结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步详细的说明。本专利技术所述Dolmen结构构建及检测的原理如图1所示，在矩形折纸的两面修饰捕获链，利用DNA特异性杂交，将修饰上巯基DNA的纳米金棒组装上折纸，使用暗场显微镜检测其法诺效应。基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法可以概括为首先通过晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒，然后与特异性设计矩形DNA折纸杂交，最后使纳米金棒构建成Dolmen结构。其中晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒通过以下方法制备：(1)将摩尔浓度为0.01mol/L～1mol/L十六烷基三甲基溴化铵水溶液和摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的氯金酸水溶液搅拌混匀，加入摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的硼氢化钠水溶液；(2)将步骤(1)获得混合溶液置于20℃～40℃条件下静置反应1～3h。作为优选，晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒通过以下方法制得：(1)将摩尔浓度为0.01m本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：(1.1)通过晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒；(1.2)制备特异性设计矩形DNA折纸；(1.3)按照纳米金棒与DNA折纸按摩尔比为5:1的比例加入纳米金棒，在45℃～20℃条件下循环梯度退火，使特定尺寸纳米金棒与特异性设计矩形DNA折纸杂交，使得纳米金棒构建成Dolmen结构。

【技术特征摘要】
1.基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：(1.1)通过晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒；(1.2)制备特异性设计矩形DNA折纸；(1.3)按照纳米金棒与DNA折纸按摩尔比为5:1的比例加入纳米金棒，在45℃～20℃条件下循环梯度退火，使特定尺寸纳米金棒与特异性设计矩形DNA折纸杂交，使得纳米金棒构建成Dolmen结构。2.根据权利要求1所述基于DNA折纸模板纳米金棒构建Dolmen结构的方法，其特征在于，所述晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒具体包括：(2.1)将摩尔浓度为0.01mol/L～1mol/L的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的氯金酸水溶液搅拌混匀，加入摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的硼氢化钠水溶液；(2.2)将步骤2.1获得的混合溶液置于20℃～40℃条件下，静置反应1～3h。3.根据权利要求2所述基于DNA折纸模板和纳米金棒构建Dolmen结构的方法，其特征在于，所述晶种生长法制备特定尺寸纳米金棒具体包括：(3.1)将摩尔浓度为0.01mol/L～1mol/L的十六烷基三甲基溴化铵水溶液和摩尔浓度为1mmol/L～100mmol/L的氯金酸水溶液按体积比10:1～40:1混合，搅拌混匀；(3.2)20～40℃条件下，边搅拌边向步骤3.1的溶液中加入摩尔浓度为1mM～100mM的硝酸银溶液和摩尔浓度为0.1mol/L～2mol/L的盐酸溶液，搅拌1～5min；(3.3)20～40℃条件下，边搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊春海，汪联辉，王旭，晁洁，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32