基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法，在DNA折纸表面特定位点上伸出手臂链，以DNA杂交的方式连接具有生物催化活性的G‑四联体。过量的DNA订书钉链、G‑四联体与M13mp18 DNA以10:10:1的比例混合均匀，PCR退火进行杂交；在已连接G‑四联体的DNA折纸混合液中，加入G‑四联体催化聚合反应所需的试剂，控制反应液浓度或反应时间等，即可在原有纳米结构上，定点催化高分子聚合物在单、双链DNA上的生成。反应条件温和、毒性低、生物安全性高。本发明专利技术针对纳米级材料，实现了定点在DNA折纸表面生成具有优良导电性能的高分子聚合物。

【技术实现步骤摘要】
基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法
本专利技术涉及一种基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法，以DNAzyme模拟生物酶活性，在DNA折纸表面定点调控催化苯胺聚合反应的方法。本专利技术属于纳米高分子材料领域。
技术介绍
聚苯胺是具有优良导电性能的高分子聚合物，它具有合成快速、高稳定性的优点，并且可通过简单酸/碱化学掺杂调控导电活性，因此具有广泛的应用前景。传统苯胺化学合成方法通常通过氧化苯胺单体进行，需要酸性pH的极性条件，生成的聚苯胺溶解性低，限制了后期的加工制作。因此人们通过改用自掺杂、利用模板及生物催化剂等方法改进聚苯胺的合成工艺。其中生物酶法具有较高的催化活性、专一性强、活性可调控、反应条件温和的优点，是一种较为简单且对环境友好的合成方法，可显著降低生产时的毒性及成本。特别的，辣根过氧化物酶（HRP）以其高效的催化活性及产率已被应用进行导电高分子聚合物的生产。然而HRP催化聚合反应时通常伴随生成高度枝状的临位与对位取代的聚苯胺副产物，这种无序的聚合物结构导电性差，极大的妨害有序聚合物的生成。为了提高对位聚合的聚苯胺的生产效率，多聚电解质被用作聚苯胺合成的模板，这种模板不仅能够提供了聚苯胺合成时必要电荷补偿，而且提高了产物的水溶性，便于后期加工生产。DNA是带有大量负电荷的高分子聚合物，是苯胺聚合反应理想的模板。特别是由数百条短链（订书钉链）和一条长链（脚手架链）杂交生成的DNA折纸结构，具有有序的双螺旋结构及大量的负电荷，是绝佳的苯胺合成的模板。尽管通过模板合成的方法在很大程度上减少了分枝副产物的生成，然而HRP较高的催化速率仍很难实现在纳米结构上定点控制酶促聚合反应。因而需要研发一种可定位同时反应条件温和的催化苯胺有序聚合的方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有问题的不足，提出一种基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法。本专利技术在DNA折纸连接具有生物酶活性的G-四联体为催化剂，并以含有大量双链的DNA的折纸结构作为模板，利用苯胺吸附在DNA折纸后，调控高分子聚合物在双链DNA折纸表面的有序生成，包括以下步骤：（1）G-四联体与DNA折纸连接：设计在DNA折纸表面特定位点上伸出手臂链，以DNA杂交的方式连接具有生物催化活性的G-四联体。过量的DNA订书钉链、G-四联体与M13mp18DNA以10:10:1的比例混合均匀，PCR退火进行杂交，多余的单链经超滤除去，紫外定量浓度；（2）催化聚合反应：在已连接G-四联体的DNA折纸混合液中，加入G-四联体催化聚合反应所需的试剂，控制反应液浓度或反应时间等，即可在原有纳米结构上，定点催化高分子聚合物在单、双链DNA上的生成。本专利技术方法具有反应迅速、毒性低、生物安全性高的优点。所述的G-四联体与DNA折纸同时进行连接。所述的G-四联体序列可以为本领域常规的具有类过氧化物酶活性的G-四联体序列，优选的为2010年7月2日发表在J.AM.Chem.Soc.第132卷第38期13156-13157页名为Alead(II)-drivenDNAmoleculardeviceforturn-onfluorescencedetectionoflead(II)ionwithhighselectivityandsensitivity的论文中第13156页中所记载的DNA序列Seq.No1，记为DNA1。所述的DNA折纸结构为三角形、方形、条带形、立方体、二维或三维DNA纳米结构，更佳的折纸结构为三角形DNA折纸，最佳的边长为130nm。所选DNA折纸序列为本领域常规的序列，优选的为2010年2月17日发表在J.AM.Chem.Soc.第132卷第10期第3248-3249页的题为Goldnanoparticleself-similarchainstructureorganizedbyDNAorigami的论文的SupportingOnlineInfromation中的S11-S16页所记载的从A01至Loo的DNA序列，伸出的替换链DNA2-16为序列A61、A49、A04、A20、A30、B61、B49、B04、B20、B30、C61、C49、C04、C20、C30、5’末端延长的碱基，优选的DNA序列见DNA2-16序列表Seq.No2-16。所述的催化聚合反应可为生物酶催化芳胺类、酚类、联胺类生成高分子聚合物的聚合反应，优选的为苯胺聚合反应。所述的聚合反应缓冲液为本领域常规反应溶液，优选的为pH4.51×磷酸盐缓冲液（1×PBS），浓度为10mMNa2HPO4，1.76mMKH2PO4，2.7mMKCl，137mMNaCl。所述的生物酶催化的底物浓度在1-4mM。所述的催化聚合反应时间在10-180min。本专利技术的优点在于：（1）在DNA折纸上修饰具有类生物酶活性的G-四联体，利用DNAzyme催化聚合反应，反应条件温和、毒性低、生物安全性高。（2）本专利技术针对纳米级材料，实现了定点在DNA折纸表面生成具有优良导电性能的高分子聚合物。附图说明图1为实施案例1聚合反应后的原子力显微镜表征图。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，而不限制本专利技术的范围。实施例1DNA折纸与G-四联体组装：将DNA1-2及其余未替换订书钉链与M13mp18DNA（20nM）10:1比例混合均匀PCR退火，采用1×TAE-Mg2+缓冲液(pH8)及100kD500μL超滤管离心洗涤三次（3000g离心，1000g回收）洗去多余的单链DNA通过，并1000g超滤10分钟回收纯化后DNA折纸，以紫外可见分光光度计定量折纸与G-四联体复合物（记为复合物I）的浓度。聚苯胺生成：10mM苯胺溶液首先用醋酸调节pH至4.5。10nM复合物I、2mM苯胺、2mMH2O2混合均匀孵育10min，记为反应液I。在反应液I加入0.1mM血晶素（Hemin）使苯胺聚合在DNA折纸表面，反应10min。取3μL反应后样品滴加在云母表面，吸附3min，采用超纯水清洗，N2吹干云母表面，气相条件下采用轻敲模式对样品进行扫描。图1为实施案例1聚合反应后的原子力显微镜表征图，表征了苯胺在折纸表面发生聚合反应后的产物，从图中可以看到，白色亮点表征了聚苯胺在该位点的生成。实施例2DNA折纸与G-四联体组装：将DNA1-11及其余未替换订书钉链与M13mp18DNA（20nM）10:1比例混合均匀PCR退火，采用1×TAE-Mg2+缓冲液(pH8)及100kD500μL超滤管离心洗涤三次（3000g离心，1000g回收）洗去多余的单链DNA通过，并1000g超滤10分钟回收纯化后DNA折纸，以紫外可见分光光度计定量折纸与G-四联体复合物（记为复合物I）的浓度。聚苯胺生成：10mM苯胺溶液首先用醋酸调节pH至4.5。10nM复合物I、3mM苯胺、2mMH2O2混合均匀孵育10min，记为反应液I。在反应液I加入0.1mM血晶素（Hemin）使苯胺聚合在DNA折纸表面，反应60min。实施例3DNA折纸与G-四联体组装：将DNA1-16及其余未替换订书钉链与M13mp18DNA（20nM）10:1比例混合均匀PCR退火，采用1×TAE-Mg2+缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法，其特征在于，在DNA折纸连接具有生物酶活性的G‑四联体，并以含有大量双链的DNA的折纸结构作为模板，利用苯胺吸附在DNA折纸后，调控高分子聚合物在DNA折纸表面的有序生成，包括以下步骤：（1）G‑四联体与DNA折纸连接：设计在DNA折纸表面特定位点上伸出手臂链，以DNA杂交的方式连接具有生物催化活性的G‑四联体。过量的DNA订书钉链、G‑四联体与M13mp18 DNA以10:10:1的比例混合均匀，PCR退火进行杂交，多余的单链经超滤除去，紫外定量浓度；（2）催化聚合反应：在已连接G‑四联体的DNA折纸混合液中，加入G‑四联体催化聚合反应所需的试剂，控制反应液浓度或反应时间，即可在原有纳米结构上，定点催化高分子聚合物在单、双链DNA上的生成。

【技术特征摘要】
1.一种基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法，其特征在于，在DNA折纸连接具有生物酶活性的G-四联体，并以含有大量双链的DNA的折纸结构作为模板，利用苯胺吸附在DNA折纸后，调控高分子聚合物在DNA折纸表面的有序生成，包括以下步骤：（1）G-四联体与DNA折纸连接：设计在DNA折纸表面特定位点上伸出手臂链，以DNA杂交的方式连接具有生物催化活性的G-四联体。过量的DNA订书钉链、G-四联体与M13mp18DNA以10:10:1的比例混合均匀，PCR退火进行杂交，多余的单链经超滤除去，紫外定量浓度；（2）催化聚合反应：在已连接G-四联体的DNA折纸混合液中，加入G-四联体催化聚合反应所需的试剂，控制反应液浓度或反应时间，即可在原有纳米结构上，定点催化高分子聚合物在单、双链DNA上的生成。2.根据权利要求1所述基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法，其特征在于所述的G-四联体与DNA折纸同时进行连接。3.根据权利要求1所述基于DNAzyme在DNA折纸表面聚合化的方法，其特征在于所述的G-四联体序列优选的为Seq.No1。4.根据权利要求1所述基于DNAzyme在DN...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，徐艳，陈玮嘉，张兆坤，王萍，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31