一种功能化DNA纳米材料的构建方法技术

本发明专利技术涉及到纳米材料的合成，具体为一种功能化DNA纳米材料的构建方法。以信号探针和发卡状DNA片段在体系反应缓冲溶液中于25‑50℃、反应60‑120分钟，即获得针对发卡状DNA片段的功能化DNA纳米材料。本发明专利技术的制备方法简单易操作，可以实现绿色、无污染的纳米材料的构建，在分子生物学、生物分析化学以及材料科学等研究领域有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到纳米材料的合成，具体为一种功能化DNA纳米材料的构建方法。
技术介绍
DNA纳米技术是近年来新兴的前言交叉领域，充分利用了DNA分子卓越的自组装和识别能力实现精确的从底向上的纳米构筑，目前，研究者已可以将DNA自组装成千姿百态的DNA纳米结构，而这些DNA纳米结构的潜在用途也受到各个领域的广泛关注[1-4]。加州理工学院的Rothemund博士[5]于2006年发展出了DNA折纸术(DNAorigami)技术(Nature2006)，被誉为DNA纳米
的一个重要里程碑。利用DNA折纸术在理论上可以用DNA分子设计任意形状的图形和三维结构，并已在构筑DNA分子计算机、DNA分子机器、生物传感器和生物芯片等方向发挥了重要作用。另外，由美国亚利桑那州立大学的颜颢教授[6]首先提出在对称的DNA方块上进行RNA的杂交检测(Science2008)，从而实现了DNA纳米技术向生物领域的回归。最近，中科院上海应用物理所物理生物学实验室和美国亚利桑那州立大学的研究人员[7]合作发展了一种基于DNA纳米技术的三维DNA纳米结构探针，并在此基础上构建了一类新型的生物传感平台，实现了对基因和蛋白质高性能检测。另外，对DNA纳米结构进行功能化修饰可实现其在多领域的应用。例如，传统的DNA探针常用一维(单链DNA)或二维结构(如发夹结构)DNA作为识别元件，其传感界面的均一性在制备过程中难以得到有效控制，从而影响了实际应用中检测的稳定性和重复性。而三维DNA纳米探针具有高结构稳定性和刚性，可以有效提高DNA探针在表面分布排列的均一性，同时提高光学信号识别位点，从而显著提高了生物检测的灵敏度和特异性。[1]J.B.Lee，Y.H.Roh，S.H.Um；MultifunctionalnanoarchitecturesfromDNA-basedABCmonomers[J].Naturenanotechnologoy,2009,4：430-436.[2]P.K.Lo，K.L.Metera，H.F.Sleiman，Self-assemblyofthree-dimensionalDNAnanostructuresandpotentialbiologicalapplications[J].CurrentOpinioninChemicalBiology.2010,14：597-607.[3]J.B.Lee，M.J.Campolongo，J.S.Kahn,DNA-basednanostructuresformolecularsensing[J].Nanoscale.2010,2：188-198.[4]G.Z.Zhu,R.Hu,Z.L.Zhao,NoncanonicalSelf-AssemblyofMultifunctionalDNANanoflowersforBiomedicalApplications[J].J.Am.Chem.Soc.2013,135:16438-16445.[5]PaulW.K.Rothemund.FoldingDNAtocreatenanoscaleshapesandpatterns[J].Nature.2006,440:297-302.[6]Y.G.Ke,S.Lindsay,H.Yan,Self-AssembledWater-SolubleNucleicAcidProbeTilesforLabel-FreeRNAHybridizationAssays[J].Science.2008,319:180-183.[7]H.Pei,N.Lu,Y.L.Wen,ADNANanostructure-basedBiomolecularProbeCarrierPlatformforElectrochemicalBiosensing[J].Adv.Mater.2010,22:4754-4758.
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种功能化DNA纳米材料的构建方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种功能化DNA纳米材料的构建方法，以信号探针和发卡状DNA片段在体系反应缓冲溶液中于25-50℃、反应60-120分钟，即获得针对发卡状DNA片段的功能化DNA纳米材料。所述信号探针为单链结构、长度为20-60bp；所述三条探针MB1、MB2、MB3为回折形成二级结构的DNA长链，其中，配对碱基间的双链区形成“茎”，而不能配对的单链区部分则突出形成“环”,三条DNA链的长度依次为30-50bp、40-60bp、30-60bp。所述体系反应缓冲溶液组成为10-20mMTris-HCl,5-10mMMgCl2,pH7.0-8.0。所述信号探针及三条发卡探针MB1、MB2、MB3按照A-T、G-C的互补方式配对杂交，其中，信号探针可将发卡探针MB1环状结构打开，并形成互补双链及单链结构，而发卡探针MB1的单链结构又可将发卡探针MB2打开，并形成互补双链及单链结构，所获得的单链结构又可将发卡探针MB3环状结构打开，发卡探针MB3打开后裸露的单链结构与信号探针具有相同的序列。所述信号探针及三条发卡探针MB1、MB2、MB3的浓度均为1×10-7M-5×10-7M。所述信号探针及三条发卡探针MB1、MB2、MB3的摩尔用量比例为1:10-20:10-20:10-20。所述信号探针的序列为：ATCATCAGCCGAGAGCTTGATTAGTTAGCCGTGCCTTTCT；发卡探针MB1的序列为：CGAGAGGGGTAGGGCGGGTTGGGCCCCTCTCGGCTGATGAT；发卡探针MB2的序列为：GGGTAGGGCATCATCTAAAAAGCCCTACCCCTCTCG；发卡探针MB3的序列为：GGCATCATCAGCCGAGAGCTTGATGATGATGCCCTACCC。本专利技术所具有的优点：本专利技术利用DNA独特的理化特性构建出新型纳米结构，与其它纳米材料相比，此DNA纳米材料合成步骤简单、反应条件温和可控、性能稳定。除此之外，基于此DNA纳米材料表面信号基团的多维性，结合光学信号识别位点，为新型多维信号探针的构建提供了新思路。附图说明图1为本专利技术实施例提供的DNA纳米材料的构建方法的合成路线。图2为本专利技术实施例提供的三条发卡探针MB1、MB2、MB3的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的DNA纳米材料的构建方法中各试剂的比例用量优化图。图4为本专利技术实施例提供的DNA纳米材料的稳定性表征示意图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1功能化DNA纳米材料的构建方法为：以信号探针和发卡状DNA片段在体系反应缓冲溶液中于25-50℃、反应60-120分钟，即获得针对发卡状DNA片段的功能化DNA纳米材料(参见图1)。其中，体系反应缓冲溶液组成为10-20mMTris-HCl,5-10mMMgCl2,pH7.0-8.0。所述信号探针为单链结构、长度为20-60bp；所述三条探针MB1、MB2、MB3为回折形成二级结构的DNA长链，其中，配对碱基间的双链区形成“茎”，而不能配对的单链区部分则突出形成“环”。三条DNA链的长度依次为30-50bp、40-60bp、30-60bp。上述信号探针及三条发卡探针MB1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能化DNA纳米材料的构建方法，其特征在于：以信号探针和发卡状DNA片段在体系反应缓冲溶液中于25‑50℃、反应60‑120分钟，即获得针对发卡状DNA片段的功能化DNA纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种功能化DNA纳米材料的构建方法，其特征在于：以信号探针和发卡状DNA片段在体系反应缓冲溶液中于25-50℃、反应60-120分钟，即获得针对发卡状DNA片段的功能化DNA纳米材料。2.按权利要求1所述的功能化DNA纳米材料的构建方法，其特征在于：所述信号探针为单链结构、长度为20-60bp；所述三条探针MB1、MB2、MB3为回折形成二级结构的DNA长链，其中，配对碱基间的双链区形成“茎”，而不能配对的单链区部分则突出形成“环”,三条DNA链的长度依次为30-50bp、40-60bp、30-60bp。3.按权利要求1所述的功能化DNA纳米材料的构建方法，其特征在于：所述体系反应缓冲溶液组成为10-20mMTris-HCl,5-10mMMgCl2,pH7.0-8.0。4.按权利要求1或2所述的功能化DNA纳米材料的构建方法，其特征在于：所述信号探针及三条发卡探针MB1、MB2、MB3按照A-T、G-C的互补方式配对杂交，其中，信号探针可将发卡探针MB1环状结构打开，并形成互补双链及单链结构，而发卡探针MB1的单链结构又可将发卡探针MB2打开...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾艳，张盾，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37