利用DNA四面體和i-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒自組裝的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用DNA四面體和i-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒自組裝的方法，該方法以DNA四面體為支架，在DNA四面體頂端連接i-motif分子，利用DNA分子雙鏈互補(bǔ)結(jié)構(gòu)和特殊DNA分子對pH值的敏感，來控制納米金顆粒的組裝。本發(fā)明的優(yōu)點在于所用原料生物相容性好，操控簡便；制備的自組裝納米結(jié)構(gòu)具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，能夠作為研究納米尺度與宏觀尺度材料之間各種性質(zhì)的橋梁；并且由于i-motif結(jié)構(gòu)的引入和DNA四面體本身受pH值發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的特性，使得該結(jié)構(gòu)兼具了pH值可控的特性，能夠通過pH值控制結(jié)構(gòu)中納米粒子的間距。
【專利說明】利用DNA四面體和1-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒自組裝的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用DNA四面體和1-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒(AuNP)自組裝的方法，具體涉及一種以DNA四面體為支架，在DNA四面體頂端連接1-motif分子，利用DNA分子堿基互補(bǔ)和特殊DNA分子對pH值的敏感,來控制納米金顆粒的組裝。本發(fā)明屬于納米生物材料領(lǐng)域，在拉曼增強(qiáng)，藥物載體，生物檢測等方面有潛在的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米粒子自組裝成復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)引起了廣泛的研究興趣。理解納米粒子在納米尺度不同于單分散的組裝行為，如二維層狀結(jié)構(gòu)，三維超晶格納米結(jié)構(gòu)等對于我們認(rèn)識其宏觀固有的光學(xué)，電學(xué)和化學(xué)特性具有重要意義。這種編程式的DNA獨有的特性可以使得我們更容易的操控這種納米尺度的結(jié)構(gòu)，而這正是傳統(tǒng)方法難以達(dá)成的。
[0003]目前，DNA修飾的納米金常被作為分子尺、基因和蛋白質(zhì)檢測等領(lǐng)域。使用DNA分子的堿基配對性質(zhì)對納米顆粒進(jìn)行有規(guī)律的組裝，為納米自組裝材料更好的應(yīng)用于生物檢測和醫(yī)藥領(lǐng)域開辟了新的途徑，同時也為我們更深入理解納米粒子的自組裝性質(zhì)提供了可靠的基礎(chǔ)。
[0004]DNA四面體具有不同于普通DNA雙鏈或單鏈的性質(zhì)，由于它相比二維DNA結(jié)構(gòu)具有一定的剛性，結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定，容易修飾，因此是理想的用于納米粒子自組裝的材料；i_motif結(jié)構(gòu)是端粒DNA的特異序列，會隨著pH值的變化而發(fā)生形狀變化(當(dāng)pH值由中性變?yōu)樗嵝詴r結(jié)構(gòu)發(fā)生折疊)。本發(fā)明使用DNA四面體和1-motif結(jié)構(gòu)，同時利用pH值的變化來控制納米粒的二維、三維組裝，具有較好的創(chuàng)新性和應(yīng)用潛能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用DNA四面體和1-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒自組裝的方法。
[0006]—種利用DNA四面體和1-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒自組裝的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)DNA四面體結(jié)構(gòu)的制備:
各取2 μ L不同的DNA單鏈1、2、3、4，加入到42 μ L Tris-MgCl溶液中，DNA單鏈50 μ Μ，Tris-MgCl溶液Tris 10mM, MgCl2 50mM, pH8 ;將混合溶液置于PCR儀中，反應(yīng)溫度為95°C，10分鐘后冷卻至4°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘；DNA單鏈即可通過堿基互補(bǔ)配對自組裝成一個頂端帶有1-motif結(jié)構(gòu)，另外三個頂端帶有巰基的DNA四面體；
所述DNA鏈堿基序列見序列表；
(2)DNA分子與金基底的吸附:
取帶巰基的PEG分子(SH- (PEG) 7-0CH3, lmg/mL)修飾在納米金表面，靜置30分鐘；然后取上述自組裝好的TDN-1-motif溶液，加入納米金溶液中，DNA四面體上的巰基會吸附在納米金表面，充分反應(yīng)2小時，形成DNA-AuNP，可得到分散狀態(tài)下的DNA_AuNP顆粒；
(3)互補(bǔ)鏈的加入以及pH變化控制納米粒子間距:
向上述分散溶液中加入不同濃度的1-motif互補(bǔ)鏈，互補(bǔ)鏈序列見序列表5，使得該互補(bǔ)鏈與DNA-納米顆粒上的1-motif結(jié)構(gòu)發(fā)生堿基配對,從而使得多個納米顆粒聚集，形成不同大小的三維結(jié)構(gòu)；然后改變?nèi)芤旱膒H值，由于1-motif結(jié)構(gòu)和DNA四面體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、大小都會受到pH變化的影響，因此可以通過改變pH值來改變該三維納米結(jié)構(gòu)中納米顆粒之間的距離。
[0007]本發(fā)明目的在于利用DNA四面體(TDN)和1-motif的結(jié)構(gòu)特性，組裝一種pH控制的納米金三維結(jié)構(gòu)。該方法組裝結(jié)構(gòu)可控，簡單易操作，通過控制加入互補(bǔ)鏈的濃度能夠達(dá)到控制組裝結(jié)構(gòu)大小的目的，同時通過調(diào)節(jié)pH值，還能夠控制最終納米顆粒之間的距離。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明采用DNA四面體結(jié)構(gòu)，通過DNA四面體頂端連接1-motif鏈，然后加入1-motif互補(bǔ)鏈配對的方式，得到DNA控制的納米金自組裝三維結(jié)構(gòu)。所用原料生物相容性好，操控簡便。
[0009]本發(fā)明制備的自組裝納米結(jié)構(gòu)具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，能夠作為研究納米尺度與宏觀尺度材料之間各種性質(zhì)的橋梁。
[0010]本發(fā)明使用的DNA四面體具有相對于其他DNA鏈較為剛性的力學(xué)結(jié)構(gòu)，因此通過它組裝而成的三維納米結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，并且由于1-motif結(jié)構(gòu)的引入和DNA四面體本身受pH值發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的特性，使得該結(jié)構(gòu)兼具了 pH值可控的特性，能夠通過pH值控制結(jié)構(gòu)中納米粒子的間距。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為TDN-1-motif在pH8.5時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為TDN-1-motif在ρΗ4.5時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為吸附了 TDN-1-motif的納米金顆粒在加入互補(bǔ)鏈后，中性pH值下形成的納米自組裝結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0014]以下通過具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。以下的實施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0015]實施例1:
各取 2μ L 不同的 DNA 單鏈 1、2、3、4 (50 μ Μ)力口入至lj 42 μ L Tris-MgCl (Tris lOmM,MgCl2 50mM, pH8)溶液中。將混合溶液置于PCR儀中，反應(yīng)溫度為95°C，10分鐘后冷卻至4°C,繼續(xù)反應(yīng)30分鐘。DNA單鏈即可通過堿基互補(bǔ)配對自組裝成一個頂端帶有1-motif結(jié)構(gòu)，另外三個頂端帶有巰基的DNA四面體。
[0016]取帶巰基的PEG分子(SH-(PEG)7-0CH3，lmg/mL)修飾在納米金表面，靜置30分鐘。然后取上述自組裝好的TDN-1-motif溶液，加入納米金溶液中，DNA四面體上的巰基會吸附在納米金表面，充分反應(yīng)2小時，形成DNA-AuNP，可得到分散狀態(tài)下的DNA-AuNP顆粒。
[0017]向上述分散溶液中加入一定濃度的1-motif互補(bǔ)鏈(互補(bǔ)鏈序列見序列表鏈5)，使得該互補(bǔ)鏈與DNA-納米顆粒上的1-motif結(jié)構(gòu)發(fā)生堿基配對，從而使得多個納米顆粒聚集，形成不同大小的三維自組裝結(jié)構(gòu)。
[0018]實施例2:
各取 2μ L 不同的 DNA 單鏈 1、2、3、4 (50 μ Μ)力口入至lj 42 μ L Tris-MgCl (Tris lOmM,MgCl2 50mM, pH8)溶液中。將混合溶液置于PCR儀中，反應(yīng)溫度為95°C，10分鐘后冷卻至4°C,繼續(xù)反應(yīng)30分鐘。DNA單鏈即可通過堿基互補(bǔ)配對自組裝成一個頂端帶有1-motif結(jié)構(gòu)，另外三個頂端帶有巰基的DNA四面體。
[0019]取帶巰基的PEG分子(SH-(PEG)7-OCH3，lmg/mL)修飾在納米金表面，靜置30分鐘。然后取上述自組裝好的TDN-1-motif溶液，加入納米金溶液中，DNA四面體上的巰基會吸附在納米金表面，充分反應(yīng)2小時，形成DNA-AuNP，可得到分散狀態(tài)下的DNA-AuNP顆粒。
[0020]向上述分散溶液中加入一定濃度的1-motif互補(bǔ)鏈(互補(bǔ)鏈序列見序列表鏈5)，使得該互補(bǔ)鏈與DNA-納米顆粒上的1-motif結(jié)構(gòu)發(fā)生堿基配對，從而使得多個納米顆粒聚集，形成不同大小的三維結(jié)構(gòu)。然后改變?nèi)芤旱膒H值至8.5，由于1-motif結(jié)構(gòu)和DNA四面體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、大小都會受到pH變化的影響，在pH8.5時，DNA四面體在溶液中體積較大，1-motif結(jié)構(gòu)未發(fā)生折疊，因此得到顆粒間距較大的三維納米自組裝結(jié)構(gòu)。
[0021]實施例3:
各取 2μ L 不同的 DNA 單鏈 1、2、3、4 (50 μ Μ)力口入至lj 42 μ L Tris-MgCl (Tris lOmM,MgC12 50mM, pH8)溶液中。將混合溶液置于PCR儀中，反應(yīng)溫度為95°C，10分鐘后冷卻至4°C,繼續(xù)反應(yīng)30分鐘。DNA單鏈即可通過堿基互補(bǔ)配對自組裝成頂端帶有1-motif結(jié)構(gòu)，另外三個頂端帶有巰基的DNA四面體。
[0022]取帶巰基的PEG分子(SH-(PEG)7-0CH3，lmg/mL)修飾在納米金表面，靜置30分鐘。然后取上述自組裝好的TDN-1-motif溶液，加入納米金溶液中，DNA四面體上的巰基會吸附在納米金表面，充分反應(yīng)2小時，形成DNA-AuNP，可得到分散狀態(tài)下的DNA-AuNP顆粒。
[0023]向上述分散溶液中加入一定濃度的1-motif互補(bǔ)鏈(互補(bǔ)鏈序列見序列表鏈5)，使得該互補(bǔ)鏈與DNA-納米顆粒上的1-motif結(jié)構(gòu)發(fā)生堿基配對，從而使得多個納米顆粒聚集，形成不同大小的三維結(jié)構(gòu)。然后改變?nèi)芤旱膒H值至4.5，由于1-motif結(jié)構(gòu)和DNA四面體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、大小都會受到pH變化的影響，在pH4.5時，DNA四面體在溶液中體積較小，1-motif結(jié)構(gòu)發(fā)生了折疊，因此得到顆粒間距較小的三維納米自組裝結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用DNA四面體和1-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒自組裝的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)DNA四面體結(jié)構(gòu)的制備: 各取2 μ L不同的DNA單鏈1、2、3、4，加入到42 μ L Tris-MgCl溶液中，DNA單鏈50 μ Μ，Tris-MgCl溶液Tris 10mM, MgCl2 50mM, pH8 ;將混合溶液置于PCR儀中，反應(yīng)溫度為95°C，10分鐘后冷卻至4°C，繼續(xù)反應(yīng)30分鐘；DNA單鏈即可通過堿基互補(bǔ)配對自組裝成一個頂端帶有1-motif結(jié)構(gòu)，另外三個頂端帶有巰基的DNA四面體； 所述DNA鏈堿基序列見序列表； (2)DNA分子與金基底的吸附: 取帶巰基的PEG分子(SH- (PEG) 7-0CH3, lmg/mL)修飾在納米金表面，靜置30分鐘；然后取上述自組裝好的TDN-1-motif溶液，加入納米金溶液中，DNA四面體上的巰基會吸附在納米金表面，充分反應(yīng)2小時，形成DNA-AuNP，可得到分散狀態(tài)下的DNA_AuNP顆粒； (3)互補(bǔ)鏈的加入以及pH變化控制納米粒子間距: 向上述分散溶液中加入不同濃度的1-motif互補(bǔ)鏈，互補(bǔ)鏈序列見序列表5，使得該互補(bǔ)鏈與DNA-納米顆粒上的1-motif結(jié)構(gòu)發(fā)生堿基配對,從而使得多個納米顆粒聚集，形成不同大小的三維結(jié)構(gòu)；然后改變?nèi)芤旱膒H值，由于1-motif結(jié)構(gòu)和DNA四面體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、大小都會受到pH變化的影響，因此可以通過改變pH值來改變該三維納米結(jié)構(gòu)中納米顆粒之間的距離。
【文檔編號】B22F1/00GK104399969SQ201410661202
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】何丹農(nóng), 王萍, 夏智偉 申請人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司