一种DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒可控生长的方法技术

本发明专利技术公开了一种DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒可控生长的方法，包括如下步骤：（1）合成DNA折纸八面体结构；（2）修饰巯基DNA至金纳米颗粒表面；（3）将金纳米颗粒嵌入DNA折纸八面体内部：将八面体折纸与修饰好巯基的金纳米颗粒以特定比例混合，置于PCR仪中进行缓慢退火，制得DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒；二维平面的连接；（4）对金纳米颗粒的可控生长：将金增强剂Gold Enhancement，加入八面体

【技术实现步骤摘要】
一种DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒可控生长的方法


[0001]本专利技术涉及生物
，具体涉及一种DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒可控生长的方法。

技术介绍

[0002]DNA折纸是基于碱基互补配对的原则实现的一种可以构建各种形状结构的技术。2015年，田野等人首次构建了正八面体折纸结构（文章：Nature Nanotechnology, 2015, 10(7):637
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44.）。2020年对八面体折纸内部空腔进行了金属纳米颗粒的搭载（文章：Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6389.），并以折纸八面体为结构单元通过碱基互配的方式进行了二维、三维结构的组装搭建，实现了微纳米级体系的构建。这种折纸体系的高度有序性、结构可控性等诸多优点，使其在光电学器件领域具有良好的应用潜力。
[0003]在DNA折纸八面体体系中，受到DNA框架的形状制约，能够直接嵌入的金纳米颗粒粒径尺寸过小。在折纸的多维组装体中，金纳米颗粒粒径过小致使相邻金纳米颗粒之间的表面间距过大，无法诱导产生表面等离子共振效应，从而进一步限制了DNA折纸八面体在光电学领域的具体应用。因此需要通过特定的方式获得DNA折纸八面体内更大尺寸的金属纳米颗粒以缩短表面间距，或者在纳米颗粒上附着具有更强表面等离子共振能力的金属或金属氧化物以增强折纸体系的表面等离子共振效应。
[0004]目前，缺乏一种对DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒进行可控生长的方法。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的问题，为了解决DNA折纸八面体体系在实际应用上的局限，突破DNA折纸外框架形态结构对其负载的金属纳米颗粒在尺寸形态等方面的制约，本专利技术通过大量探究实验及其数据统计，实现对DNA折纸八面体框架包裹的金纳米颗粒在特定粒径、特定形态、特定金属或金属氧化物等多个方面可控生长。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术的一种DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒可控生长的方法，包括如下步骤：（1）合成DNA折纸八面体结构：将M13mp18 DNA长链和112 种DNA短链以摩尔比为1:8~12的比例混合于1
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TAE、12.5 mM MgAc2溶液中，置于PCR仪中进行退火处理，制得浓度为10 nM的八面体形三维DNA折纸纳米结构；（2）修饰巯基DNA至金纳米颗粒表面：向巯基修饰的DNA单链中以摩尔比200:8~9的比例加入TCEP，在0℃下进行1~2 h的还原孵化，之后用微型离心柱进行纯化；将粒径为10 nm的球形金纳米颗粒与纯化后的巯基DNA以摩尔比为1:300的比例混合反应1~2 h，之后加入PB buffer配制成10 mM的PB buffer溶液；随后缓慢加入2M NaCl溶液使体系中NaCl最终浓度为0.3 M，并置于旋转器在室温条件下旋转反应18~24 h；再将该混合物溶液在14000~15000 rpm转速的离心机中离心1~1.5 h，去除上清液，后加入0.1 M NaCl、10 mM PB buffer至原溶液体积进行洗涤；（3）将金纳米颗粒嵌入DNA折纸八面体内部：将八面体折纸与修饰好巯基的金纳米
颗粒以特定比例混合，置于PCR仪中进行缓慢退火，制得DNA折纸框架包裹的金纳米颗粒；（4）对金纳米颗粒的可控生长：将金增强剂Gold Enhancement的A、B、C组分进行等比例混合，所得混合液按特定增强剂比例X（定义增强剂比例X= 金增强剂体积/金纳米颗粒溶液体积）加入八面体
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金纳米颗粒溶液中，振荡混合均匀，在室温条件下，置于旋转器上反应18~36 h，得到可控生长后的DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒。
[0007]进一步地，在步骤（3）中，在制得DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒之后，进行二维平面的连接：将两种带有不同粘性末端的折纸八面体A
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Octa和B
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Octa按1:1的比例混合，置于晶体培养箱中，进行降温。
[0008]进一步地，在步骤（1）中，置于PCR仪中进行95℃至20℃、历时22.5 h的缓慢退火处理。
[0009]更进一步地，在步骤（2）中，用微型离心柱进行纯化时，以5000 rpm的转速在离心机中离心1~1.5 min；洗涤时，共重复进行三次上述洗涤过程。
[0010]进一步地，在步骤（3）中，将八面体折纸与修饰好巯基的金纳米颗粒以1:0.7~1.2的比例加入混合，置于PCR仪中进行50℃至20℃历时13 h的缓慢退火。
[0011]进一步地，在步骤（3）中，将两种带有不同粘性末端的折纸八面体A
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Octa和B
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Octa按1:1的比例混合，置于晶体培养箱中，进行50℃至20℃历时150h的缓慢降温。
[0012]更进一步地，在步骤（4）中，将金增强剂混合液按所需比例加入金纳米颗粒溶液中，在室温下置于旋转器上反应30 h。
[0013]有益效果：本专利技术实现了对DNA折纸八面体框架内金纳米颗粒的增强；实现了对DNA框架内金纳米颗粒生长的粒径、形态等定量可控；对DNA框架内金纳米颗粒生长后，不影响其DNA外框架的继续组装，即仍可继续进行DNA折纸有序体系构建，且组装效果好。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的金生长前后AuNP
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Octa溶液的颜色变化图。
[0015]图2为本专利技术金生长前后八面体折纸内金纳米颗粒形态及分散状态的TEM表征图。
[0016]图3为本专利技术金纳米颗粒粒径与所加金增强剂比例的关系图。
[0017]图4为本专利技术对DNA折纸内金纳米颗粒进行金增强的步骤示意图。
[0018]图5为本专利技术DNA折纸内金纳米颗粒增强后的几种特征形态图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0020]实施例1本实施例是对DNA八面体折纸单体内的金属纳米颗粒进行可控生长。
[0021]本专利技术的一种DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒可控生长的方法，包括如下步骤：（1）合成DNA折纸八面体结构：将M13mp18 DNA长链和112 种DNA短链以1:8的比例混合于1
×
TAE、12.5 mM MgAc2溶液中，置于PCR仪中进行95℃至20℃、历时22.5 h的缓慢退火处理。制得浓度为10 nM的八面体形三维DNA折纸纳米结构；（2）修饰巯基DNA至金纳米颗粒表面：向巯基修饰的DNA单链中以摩尔比200: 9的
比例加入TCEP，在0℃下进行1 h的还原孵化，之后用微型离心柱进行纯化；用微型离心柱进行纯化时，以5000 rpm的转速在离心机中离心1.5 min；将粒径为10 nm的球形金纳米颗粒与纯化后的巯基DNA以摩尔比为1:300的比例混合反应2 h，之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒可控生长的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）合成DNA折纸八面体结构：将M13mp18 DNA长链和112 种DNA短链以摩尔比1:8~12的比例混合于1
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TAE、12.5 mM MgAc2溶液中，置于PCR仪中进行退火处理，制得浓度为10 nM的八面体形三维DNA折纸纳米结构；（2）修饰巯基DNA至金纳米颗粒表面：向巯基修饰的DNA单链中以摩尔比200:8~9的比例加入TCEP，在0℃下进行1~2 h的还原孵化，之后用微型离心柱进行纯化；将粒径为10 nm的球形金纳米颗粒与纯化后的巯基DNA以摩尔比为1:300的比例混合反应1~2 h，之后加入PB buffer配制成10 mM的PB buffer溶液；随后缓慢加入2M NaCl溶液使体系中NaCl最终浓度为0.3 M，并置于旋转器在室温条件下旋转反应18~24 h；再将该混合物溶液在14000~15000 rpm转速的离心机中离心1~1.5 h，去除上清液，后加入0.1 M NaCl、10 mM PB buffer至原溶液体积进行洗涤；（3）将金纳米颗粒嵌入DNA折纸八面体内部：将八面体折纸与修饰好巯基的金纳米颗粒以特定比例混合，置于PCR仪中进行缓慢退火，制得DNA折纸框架包裹的金属纳米颗粒；（4）对金纳米颗粒的可控生长：将金增强剂Gold Enhancement的A、B、C组分进行等比例混合，所得混合液按特定增强剂比例X（定义增强剂比例X= 金增强剂体积/金纳米颗粒溶液体积）加入八面体
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金纳米颗粒溶液中，振荡混合均匀，在室温条件下，置于旋转器上反应18~36 h，制得可控生长后的DNA折纸...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，曹文虹，解晓琳，季旻，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：