一种三维纳米结构的构建方法技术

本发明专利技术提供了一种三维纳米结构的构建方法，包括下述步骤：利用DNA自组装技术构建DNA基底；用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰；将经DNA修饰后的纳米颗粒或纳米棒与所述DNA基底进行杂交，形成纳米颗粒或纳米棒的三维纳米结构。本发明专利技术实施例提供的三维纳米结构的构建方法，通过对基底上的捕获链进行位置设计，捕获与之配对的相应纳米颗粒和纳米棒，能够实现对纳米颗粒和纳米棒进行精确空间定位，即空间可寻址，从而可以构建特定设计的纳米颗粒和纳米棒三维结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料领域，尤其涉及。
技术介绍
自1982年Seeman首先提出可以使用带有互补粘性末端的分枝DNA分子来构建二维有序阵列以来，DNA纳米技术得到了蓬勃的发展。1993年，第一个DNA双交叉结构(DNA double-crossover, DNA DX)诞生，可以成功地自组装形成一系列二维阵列[Seeman, N.C.Biochemistry 1993, 32:3211] ； 1999 年,Holliday 交叉(Holliday junction)被报道并构建了平行四边形DNA结构单元，这些结构单元能自组装形成带有菱形孔穴的 DNA 二 维阵列[Seeman, N.C.J.Am.Chem.Soc.，1999，121:5437] ；2003 年，一种十字架形状的基元(4x4基元)被报道可以用来作为形成导电纳米线或蛋白质二维阵列的模板[Yan, H.; Park’S.H.; Ginkelstein, G.; et al.Science2003, 301:1882] ;2006 年，“支架 DNA折纸”(Scaffold DNA origami)技术可以获得大约IOOnm大小、任意形状的二维结构，如矩形、正方形、三角形、星形和笑脸等形状[Rothemund, P.W.K.Nature2006, 440:297]。近些年来，在二维瓦片上已经组装出了各种无机纳米材料。Alivisatos等利用DNA作为模板自组装构建得到了不同的金纳米颗粒的二维聚集结构[Alivisatos, A.P.; Johnsson, K.P.;Peng, X.G.; et al.Naturel996, 382:609] ；Kiehl 等利用二 维 DNA 结构为模板得到了金纳米粒子的有序二维阵列结构[Le, J.D.; Pinto, Y.; Seeman, N.C.; et al.NanoLett.，2004, 4:2343] ；Yan等利用DNA阵列为模板成功实现了量子点的二维有序自组装[Sharma, J.; Chhabra, R.; Liu, Y.; et al.Angew.Chem.1nt.Ed., 2006, 45:730] ；Sleiman 等通过“顶点有机分子”控制DNA自组装过程，成功地得到了六个金纳米粒子组成的平面环状结构[Aldaye, F.A.; Sleiman, H.F.Angew.Chem.1nt.Ed., 2006, 45; 2204]。这些研究结果表明DNA纳米技术是一种非常有效的制造纳米结构的手段。由二维向三维扩展的离散等离子体纳米结构可能展现出新颖的光学、电学和磁学性质，例如法诺共振[F.Hao, Y.Sonnefraud, P.V.Dorpe, et al, Nano Lett.2008, 8, 3983]，非线性效应[M.Abb, Y.Wang, P.Albella, et al, ACS Nano2012, 6，6462]，等离子体增强光透射[S.Zhang, D.A.Genov, Y.Wang, et al, Phys.Rev.Lett.2008, 101, 047401]等，这些性质在基础研究和科技应用中都起到重要作用。然而，目前很少有高产率合成三维等离子体纳米结构的报道，如何灵活高效地自下而上地组装三维离散等离子纳米结构目前还是一项挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案:—种三维纳米结构的构建方法，其特征在于，包括下述步骤:利用DNA自组装技术构建DNA基底；用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰；将经DNA修饰后的纳米颗粒或纳米棒与所述DNA基底进行杂交，形成三维纳米结构的纳米颗粒或纳米棒。在本专利技术提供的实施例中，所述DNA基底为60nmX 90nmX 2nm的长方形DNA瓦片。在本专利技术提供的实施例中，所述DNA瓦片是用ml3mpl8病毒中提取的7259个碱基的单链DNA，和一组辅助链DNA与捕获链DNA配对使ml3mpl8病毒DNA折叠而成，所述辅助链DNA和捕获链DNA总数为192条，且任意一条所述辅助链的碱基数量可不相等，所述捕获链DNA包括两短序列SI和S2，所述短序列SI参与ml3mpl8病毒DNA配对，所述短序列S2为粘性末端用以捕获所述纳米颗粒或纳米棒，任意一条所述捕获链DNA通过对所述短序列SI延伸或减少5个碱基数都可以使所述短序列S2在所述DNA基底上的朝向相反。在本专利技术提供的实施例中，任意一个所述纳米棒需要8条所述捕获链DNA捕获，任意一个所述纳米颗粒需要2条所述捕获链DNA捕获。在本专利技术提供的实施例中，在完成构建DNA基底步骤之后还包括将所述DNA基底进行超滤浓缩的步骤，用于除去多余的DNA链。在本专利技术提供的实施例中，其中，用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰所用的DNA为经巯基修饰过的DNA。在本专利技术提供的实施例中，所述纳米颗粒为金纳米颗粒或银纳米颗粒或半导体量子点，所述纳米棒为金纳米棒或银纳米棒。在本专利技术提供的实施例中，在完成用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰后还包括除去多余的DNA的步骤。在本专利技术提供的实施例中，除去多余的DNA的步骤包括采用2%琼脂糖电泳将多余的DNA除去。在本专利技术提供的实施例中，其中，将经DNA修饰后的纳米颗粒或纳米棒与所述DNA基底进行杂交的杂交温度低于所述DNA基底的解链温度。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果在于:本专利技术上述实施例提供的三维纳米结构的构建方法，利用DNA自组装技术构建DNA基底，用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰，并将经DNA修饰后的纳米颗粒或纳米棒与上述DNA基底进行杂交，形成三维纳米结构的纳米颗粒或纳米棒。本专利技术上述实施例提供的三维纳米结构的构建方法，通过对基底上的捕获链进行位置设计，捕获与之配对的相应纳米颗粒和纳米棒，能够实现对纳米颗粒和纳米棒进行精确空间定位，即空间可寻址，从而可以构建特定设计的纳米颗粒和纳米棒三维结构。附图说明图1是根据本专利技术实施例一提供的方法得到的处于DNA基底正反两面的金纳米棒组装结构的低倍冷冻透射电子显微镜照片(标尺为IOOnm)。图2是根据本专利技术实施例一提供的方法得到的处于DNA基底正反两面的金纳米棒组装结构的高倍冷冻透射电子显微镜照片(标尺为40nm)。图3是根据本专利技术实施例二提供的方法得到的处于DNA基底正反两面的两个直径为13nm的金纳米颗粒组装结构的冷冻透射电子显微镜照片。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供的三维纳米结构的构建方法，利用DNA自组装技术构建DNA基底，用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰，并将经DNA修饰后的纳米颗粒或纳米棒与上述DNA基底进行杂交，形成三维纳米结构的纳米颗粒或纳米棒。进一步地，上述DNA基底为60nmX 90nmX 2nm的长方形DNA瓦片。进一步地，上述DNA瓦片是用ml3mpl8病毒中提取的7259个碱基的单链DNA，和一组辅助链DNA与捕获链DNA配对使ml3mpl8病毒DNA折叠而成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维纳米结构的构建方法，其特征在于，包括下述步骤：利用DNA自组装技术构建DNA基底；用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰；及将经DNA修饰后的纳米颗粒或纳米棒与所述DNA基底进行杂交，形成为三维纳米结构的纳米颗粒或纳米棒。

【技术特征摘要】
1.一种三维纳米结构的构建方法，其特征在于，包括下述步骤: 利用DNA自组装技术构建DNA基底； 用DNA对纳米颗粒或纳米棒进行修饰；及 将经DNA修饰后的纳米颗粒或纳米棒与所述DNA基底进行杂交，形成为三维纳米结构的纳米颗粒或纳米棒。2.根据权利要求1所述的三维纳米结构的构建方法，其特征在于，所述DNA基底为60nm X 90nm X 2nm的长方形DNA瓦片。3.根据权利要求2所述的三维纳米结构的构建方法，其特征在于，所述DNA瓦片是用ml3mpl8病毒中提取的7259个碱基的单链DNA，和一组辅助链DNA与捕获链DNA配对使ml3mpl8病毒DNA折叠而成，所述辅助链DNA和捕获链DNA总数为192条，且任意一条所述辅助链的碱基数量可不相等，所述捕获链DNA包括两短序列SI和S2，所述短序列SI参与ml3mpl8病毒DNA配对，所述短序列S2为粘性末端用以捕获所述纳米颗粒或纳米棒，任意一条所述捕获链DNA通过对所述短序列SI延伸或减少5个碱基数都可以使所述短序列S2在所述DNA基底上的朝向相反。4.根据权利要求3所述的三维纳米结构的构建方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强斌，兰祥，戴高乐，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：