專利名稱：有機(jī)導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的使DNA能夠用作一種電子材料的DNA導(dǎo)電性的有機(jī)導(dǎo)體。
由于這樣的DNA具有一種幾乎是一維的幾何結(jié)構(gòu)，因而也作為一種低維傳輸物質(zhì)引起人們的注意。如果能夠把DNA使用在電子電路上，那么它可以起到一個微型電路元件的作用，這種微型電路元件可以取得超過一個現(xiàn)有硅器件電路的累積能級。因此，目前越來越多地在討論將DNA用作電子器件材料，并且注意力特別集中在DNA的導(dǎo)電性上。但是，并不能準(zhǔn)確地知道DNA允許電流通過的能級，并且至今仍在進(jìn)行討論。
如上所述，以前的研究甚至在確定DNA是否是一種導(dǎo)體上也沒有取得成功的結(jié)果，并且一直未測量到它的精確導(dǎo)電率。因此，沒有一種能夠向DNA有效地供電的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是要提供一種對于利用DNA實現(xiàn)一種電子器件必不可少的向DNA供電的技術(shù)。
根據(jù)這種情況，本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛的研究，并且最后發(fā)現(xiàn)一種通過將一種電荷供給材料結(jié)合到DNA形成的有機(jī)聚合物具有高的導(dǎo)電率，并且是化學(xué)和熱穩(wěn)定的，從而取得了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明的第一方面提供了一種包括一個脫氧核糖核酸(DNA)，和一種結(jié)合到脫氧核糖核酸(DNA)的電荷供給材料的有機(jī)導(dǎo)體。
本發(fā)明的第二方面提供了一種包括至少兩個DNA，和一種結(jié)合到兩個DNA的每個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)的有機(jī)導(dǎo)體。
本發(fā)明的有機(jī)導(dǎo)體使DNA第一次具有了導(dǎo)電性，并且能夠在一個單一分子中實現(xiàn)電荷分離狀態(tài)，這對于在工業(yè)上實現(xiàn)分子水平的電子器件是十分有用的。


圖11是顯示交聯(lián)構(gòu)造(A-2)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖12是顯示交聯(lián)構(gòu)造(A-2)的電流密度-電壓特性的關(guān)系的曲線圖；圖13是顯示交聯(lián)構(gòu)造(A-2)的電流-電壓特性的關(guān)系的曲線圖；圖14是顯示λDNA的電流-電壓特性的曲線圖；圖15是顯示G100交聯(lián)構(gòu)造和G0交聯(lián)構(gòu)造的電流密度-電壓特性的曲線圖；圖16是顯示G100交聯(lián)構(gòu)造和G0交聯(lián)構(gòu)造的電流密度-電壓特性的曲線圖；圖17是顯示G100交聯(lián)構(gòu)造的電流-電壓特性的曲線圖；圖18是顯示G0交聯(lián)構(gòu)造的電流-電壓特性的曲線圖；圖19是顯示G100-順氯氨鉑的電流-電壓特性的曲線圖；圖20是顯示G0-順氯氨鉑的電流-電壓特性的曲線圖；圖21示出了DNA、順氯氨鉑、DIDS和剛果紅的反應(yīng)產(chǎn)物的熱重量分析曲線；圖22示出了一個DNA的熱重量分析曲線；和圖23是顯示鳥嘌呤濃度與電流之間的關(guān)系的曲線圖。
本發(fā)明中使用的電荷供給材料的作用是將空穴或電子注入到DNA中。由于這里使用的電荷供給材料結(jié)合于DNA，因而電荷供給材料最好是特定地結(jié)合到DNA的一個堿基。盡管如果一個電荷產(chǎn)生物質(zhì)直接地結(jié)合到一個堿基，該電荷產(chǎn)生物質(zhì)本身起到一個電荷供給材料的作用，但當(dāng)電荷產(chǎn)生物質(zhì)難于直接結(jié)合到堿基時，電荷供給材料優(yōu)選包含一種能夠結(jié)合到堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)和一種電荷產(chǎn)生物質(zhì)。
當(dāng)電荷供給材料特定地結(jié)合到DNA的一個所要求的堿基時，則可以根據(jù)構(gòu)成DNA的堿基序列和DNA之間的鍵位置控制導(dǎo)電率，并且也可以控制鍵的數(shù)量。例如，下面將說明的含順氯氨鉑的電荷供給材料特定地結(jié)合于鳥嘌呤，從而使得能夠進(jìn)行上述的控制。這里使用的DNA可以是在某種程度上知道其利用所需的順序、數(shù)量或堿基位置的自然產(chǎn)生的DNA，也可以是其順序是專門設(shè)計的人工形成的DNA。
本發(fā)明中使用的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)是一種能夠?qū)㈦姾僧a(chǎn)生物質(zhì)中產(chǎn)生的空穴或電子傳送到DNA的物質(zhì)。例如，電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)可以是一種金屬配合物，優(yōu)選是一種鉑配合物。這種鉑配合物優(yōu)選是蟹狀鉑配合物，例如以下示出的順氯氨鉑(cis-platinum(II)diamine dichloride)、順-[Pt(NH3)2Cl4]、反-DDP、[Pt(dien)Cl]+、羰基氯氨鉑(carboplatin)、CHIP(iproplatin)、DACCP、丙二酸鉑(malonatoplatinum)等等。

電荷產(chǎn)生物質(zhì)例如可以是胺化合物，特別是每個胺化合物分子中有1至100個胺基的胺化合物，更好是水溶性胺化合物。特別優(yōu)選的是下面示出的剛果紅、副品紅、勞氏紫、卟啉等等。

當(dāng)能夠結(jié)合于堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)不能直接結(jié)合到電荷產(chǎn)生物質(zhì)時，那么可以經(jīng)過一種交聯(lián)劑使它們相互結(jié)合。這種交聯(lián)劑優(yōu)選是水溶性交聯(lián)劑，特別是化學(xué)式1代表的水溶性異硫氰酸鹽(4，4′-二異硫氰基-2，2′-二磺酸二鈉鹽(此后縮寫為DIDS)、4-乙酰氨基-4′-異硫氰基基-2，2′-二磺酸二鈉鹽，等等)，化學(xué)式2代表的琥珀酸亞氨基酯(乙二醇-O，O′-雙(琥珀酰亞胺基)琥珀酸酯(此后縮寫為EGS))。
化學(xué)式1
化學(xué)式2 盡管本發(fā)明的有機(jī)導(dǎo)體可以是簡單地通過將電荷供給材料與脫氧核糖核酸(DNA)結(jié)合獲得的形式，但是，它也可以是2個或更多的DNA與電荷供給材料交聯(lián)的形式。因此，形式可以是DNA-電荷供給材料-DNA，或者是像DNA-電荷供給材料-DNA-電荷供給材料-DNA-這樣的重復(fù)結(jié)構(gòu)。在這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)中的DNA的數(shù)量可以是2至100,000個。
以下將以一種發(fā)明的具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的有機(jī)導(dǎo)體作為示例，進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。有機(jī)導(dǎo)體具有圖1所示的結(jié)構(gòu)。這種化學(xué)物質(zhì)的特性可以用這樣的方式獲得，將DNA的鳥嘌呤堿基結(jié)合到一個金屬配合物，優(yōu)選是上述蟹狀鉑配合物(順氯氨鉑、順-[Pt(NH3)2Cl4]、反-DDP、[Pt(dien)Cl]+、羰基氯氨鉑、CHIP(iproplatin)、DACCP、丙二酸鉑(malonatoplatinum)，等等)，接下來利用水溶性交聯(lián)劑，優(yōu)選是利用化學(xué)式1代表的水溶性異硫氰酸鹽(DIDS，或4-乙酰氨基-4′-異硫氰基-2，2′-二磺酸二鈉鹽等)，形成一個硫脲鍵，或利用化學(xué)式2代表的EGS形成一個酰胺鍵，經(jīng)過這個鍵將一種胺化合物，優(yōu)選是水溶性胺，特別是上述的剛果紅、副品紅、勞氏紫、卟啉等，結(jié)合到DNA。
以下以DNA/順氯氨鉑/DIDS/剛果紅/DIDS/順氯氨鉑/DNA(此后縮寫為A-1)(見圖2)為例進(jìn)行進(jìn)一步說明。當(dāng)把DNA與順氯氨鉑反應(yīng)時，順氯氨鉑上的氯裂開，在DNA的一個鳥嘌呤堿基的N7位置上形成一個鍵(化學(xué)式3)。接下來，順氯氨鉑的-NH3和DIDS的N＝C＝S基團(tuán)(異硫氰酸鹽基團(tuán))反應(yīng)，形成一個硫脲鍵(化學(xué)式4)。與此同時，使可以形成類似的硫脲鍵的剛果紅反應(yīng)(化學(xué)式5)，從而產(chǎn)生如上所示的A-1(化學(xué)式6)。
化學(xué)式3 化學(xué)式4 化學(xué)式5
化學(xué)式6 這種物質(zhì)使得電荷能夠在剛果紅分子中分離，形成了一個通過DIDS中的共軛雙鍵和一個苯基傳遞的空穴，接下來通過結(jié)合到DNA的鳥嘌呤堿基的順氯氨鉑將空穴特定地注入到DNA的鳥嘌呤基團(tuán)，從而完成空穴在DNA分子鏈中的傳遞?？梢匀菀椎貙⒖昭ㄗ⑷氲紻NA的鳥嘌呤堿基位置的原因在于鳥嘌呤的氧化電位低于其它三個堿基(腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶)。如C.A.M.Seidel等報告的那樣(Journal of Physical Chemistry，vol.100，pp.5541 to 5553，1996，p.5544，表2)，相對于氫電極電位的每個堿基的氧化電位對鳥嘌呤是1.49V，對腺嘌呤是1.96V，對胞嘧啶是2.14V，對胸腺嘧啶是2.11V。結(jié)果，可以改進(jìn)本發(fā)明的物質(zhì)的導(dǎo)電率。
DNA的電阻一般極高，并且即使插入了能夠在分子中產(chǎn)生電荷的有機(jī)染料之類的物質(zhì)，也不能大大提高導(dǎo)電率。但是，可以這樣解釋，當(dāng)把空穴特定地注入到鳥嘌呤堿基以提高DNA中的電荷濃度，然后使電荷在DNA中轉(zhuǎn)移時，可以使電流更容易地流動。另一方面，當(dāng)電荷是電子時，電子被注入到胞嘧啶或胸腺嘧啶中。
由于A-1具有對于所有分子是等價的并且也是化學(xué)對稱的兩個結(jié)合位置，它可以利用DNA作為骨干鏈形成一種復(fù)雜的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。因此，可以考慮到這樣一種結(jié)構(gòu)DNA/順氯氨鉑/DIDS/剛果紅/DIDS/順氯氨鉑/DNA。這種結(jié)構(gòu)使得能夠提高物質(zhì)的熱阻，以給出在氮環(huán)境下的高達(dá)450℃或更高的熱分解溫度，從而具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性。
另一方面，諸如聚乙炔或聚吡咯之類的普通導(dǎo)電聚合物通過大氣環(huán)境氧化很容易變得不穩(wěn)定，并且需要化學(xué)不穩(wěn)定的碘之類的物質(zhì)作為產(chǎn)生導(dǎo)電性的摻雜劑。相反，本發(fā)的A-1不需要產(chǎn)生導(dǎo)電性的摻雜劑，在大氣環(huán)境下是穩(wěn)定的，并且即使在制造后在大氣環(huán)境的室溫下保存1個月之后，在特性上沒有表現(xiàn)出任何變化。
當(dāng)然沒有形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)也是可以考慮的，例如，其中沒有形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)并且保留了纖維DNA結(jié)構(gòu)的、以其末端結(jié)合于一種一元胺染料的DNA/順氯氨鉑/DIDS結(jié)構(gòu)。反應(yīng)不限于僅與DNA的反應(yīng)，并且可以經(jīng)過順氯氨鉑/DIDS/(二胺化合物)/DIDS將DNA分子結(jié)合到一個蛋白質(zhì)分子。
由于剛果紅具有大約570nm的吸收波長，并且?guī)缀醪话l(fā)出熒光，因而也可以將它用作電荷產(chǎn)生材料。因此，合成的A-1可以構(gòu)成一種極其穩(wěn)定的光敏器件。此外，剛果紅是專門給淀粉狀蛋白質(zhì)染色的染色劑，并且也可以將合成的A-1用作檢測許多具有β片狀結(jié)構(gòu)的淀粉狀蛋白質(zhì)(β型朊病毒)的電子傳感器。
一種其中經(jīng)過一個能夠結(jié)合到一個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)結(jié)合了2個或更多的DNA的結(jié)構(gòu)，或一種其中經(jīng)過交聯(lián)劑結(jié)合了這樣一種能夠結(jié)合到一個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)被證明具有高于DNA自身導(dǎo)電率的導(dǎo)電率。這里所述的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)和交聯(lián)劑與上述的那些相同。那些可以作為例子說明的物質(zhì)包括一種具有DNA/順氯氨鉑/DIDS/順氯氨鉑/DNA結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，這種物質(zhì)形成了一種交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并且具有高于DNA自身導(dǎo)電率的導(dǎo)電率。
在以下的示例中進(jìn)一步說明本發(fā)明，這些示例并不是要限制本發(fā)明。
示例1使用的水是一種通過使用MILLOPORE制造的超純水產(chǎn)生儀器MILLIQ純化得到的超純水(具有1018Ω或更高的電阻)。使用的DNA是一種噬菌體λcl857Sam7-衍生λDNA(TAKARA SHUZO Co.，Ltd.)。將λDNA以0.4mg/ml的濃度溶解在TE緩沖液中(Tris10mM，EDTA1 mM，pH＝8)。首先，將1ml的λDNA的緩沖溶液與80μl的2.5mg/ml濃度的順氯氨鉑(Sigma-Aldrich Co.)的水溶液混合。然后，將301μl的1mg/ml濃度的DIDS(DOJINDO LABORATORIES)的水溶液，和400μl的0.5mg/ml濃度的剛果紅(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.)水溶液添加到產(chǎn)生的混合物中，并且將混合物在55℃保存3天。根據(jù)上述結(jié)果，可以識別出由化學(xué)式6代表的交聯(lián)構(gòu)造的形成。自然產(chǎn)生的DNA具有在紫外線和可見光吸收光譜中的260nm的最大吸收波長，但是，已知當(dāng)結(jié)合了鉑配合物時，經(jīng)歷了最大吸收波長的大約10nm紅移(Journal of the American ChemicalSociety，1980，Vol.102，pp.5565 to 5572，Chottard et al.，p.5567，左欄倒數(shù)第8行)。圖3示出了當(dāng)把DNA與順氯氨鉑反應(yīng)時的紫外線和可見光吸收光譜。從圖3可見，DNA本身展現(xiàn)的最大吸收在260nm，而當(dāng)與順氯氨鉑反應(yīng)時顯示的最大吸收在270nm。因此，最大吸收波長進(jìn)行了10nm的紅移。根據(jù)這些結(jié)果，證明了順氯氨鉑已經(jīng)結(jié)合到DNA。圖4示出了當(dāng)DIDS與順氯氨鉑反應(yīng)時的紅外吸收光譜。當(dāng)把圖5中所示的DIDS的紅外吸收光譜與圖6中所示的順氯氨鉑的紅外吸收光譜比較時，可以發(fā)現(xiàn)從N＝C＝S基團(tuán)得到的在2140cm-1的峰值消失，而新出現(xiàn)了從N-C＝S基團(tuán)得到的在1302cm-1的峰值。根據(jù)這些結(jié)果，可以證明順氯氨鉑已經(jīng)結(jié)合到DIDS。圖7示出了當(dāng)把DIDS與剛果紅反應(yīng)時的紅外吸收光譜。圖8示出了剛果紅的紅外吸收光譜。根據(jù)從DIDS的N＝C＝S基團(tuán)得到的在2140cm-1的峰值的消失，而在1645和1545cm-1的硫脲鍵峰值的加強(qiáng)，證明了DIDS已經(jīng)結(jié)合到剛果紅。根據(jù)表明從DIDS的N＝C＝S基團(tuán)得到的在2140cm-1的峰值的消失，而在1645和1545cm-1的硫脲鍵峰值的加強(qiáng)的圖9中所示的整個光譜，還證明形成了化學(xué)式6代表的交聯(lián)構(gòu)造(A-1)。
為了提純這樣合成的交聯(lián)構(gòu)造，進(jìn)行乙醇沉淀。取出200μl的反應(yīng)溶液放入一個樣本試管，加入20μl的3mol/l濃度的醋酸鈉水溶液和400μl的乙醇，并且與反應(yīng)溶液充分混合。在室溫下靜置1小時之后，在4℃以13,200rpm的轉(zhuǎn)速對混合物離心分離30分鐘，以分離上清液和小球。將回收的小球再次溶解在10μl的超純水中。用微型注射器將一滴這種水溶液添加到以10μm的電極距離形成在玻璃基底上的金電極上，并且在氮環(huán)境下干燥一夜。結(jié)果，在金電極上形成了樣本薄膜。
評價這個樣本薄膜的電流-電壓特性。使用Hewlett Packard制造的pAMETER/DC VOLTAGE SOURCE 4140B(10-12A的電流檢測靈敏度)測量電流-電壓特性。結(jié)果顯示在圖10中。λDNA展示出沒有可檢測的電流，顯示了10GΩ或更高的電阻。另一方面，交聯(lián)構(gòu)造顯示出根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)DNA的導(dǎo)電率在2V電壓下為0.1A/m2(5×10-1S/m)。
示例2將400μl的0.32mg/ml濃度的λDNA緩沖溶液與12μl的5mg/ml濃度的順氯氨鉑水溶液以及300μl的1mg/ml濃度的DIDS水溶液充分混合，并且在55℃下保持3天。與示例1類似，根據(jù)紫外線和可見光吸收光譜和紅外吸收光譜確認(rèn)產(chǎn)生了圖11中所示的交聯(lián)構(gòu)造(A-2)。為了提純?nèi)绱撕铣傻慕宦?lián)構(gòu)造，進(jìn)行乙醇沉淀。取出200μl的反應(yīng)溶液放入一個樣本試管，加入20μl的3mol/l濃度的醋酸鈉水溶液和400μl的乙醇，并與反應(yīng)溶液充分混合。在室溫下靜置1小時之后，將混合物在4℃用13,200rpm轉(zhuǎn)速離心分離30分鐘，分離上清液和小球。將回收的小球再溶解到10μl的超純水中。用一個微型注射器將一滴這種水溶液添加到以10μm的電極距離形成在玻璃基底上的金電極上，并且在氮環(huán)境下干燥一夜。結(jié)果，在金電極上形成一個樣本薄膜。評價電流-電壓特性，并且將得到的結(jié)果顯示在圖12中。但是，這里合成的交聯(lián)構(gòu)造沒有給出用10μm的電極距離可檢測到的電流，顯示了10GΩ或更高的電阻。因此，減小電極距離，然后測量電流-電壓特性。利用雙探針AFM(日本專利申請2001-006284)進(jìn)行測量。在圖13中示出了結(jié)果。結(jié)果，當(dāng)把電極距離減小到50nm左右時，在3V檢測到4nA左右的電流。如圖14所示，即使用50nm的電極距離也檢測不到自然形成的λDNA的電流，這表示本方法給DNA給予了50nm內(nèi)的導(dǎo)電性。
示例3將用順序標(biāo)識號1至4代表的四個120堿基的單股DNA(此后稱為ssDNA)分別記為ssDNA1至ssDNA4，每個都是利用Applied Biosystems制造的DNA合成器Expedite 8909，通過亞氨基磷酸酯(phosphoramidite)方法合成的。ssDNA1與ssDNA2之間，以及ssDNA3與ssDNA4之間的堿基序列具有互余性，并且可以利用雜交經(jīng)過氫鍵形成雙股DNA。雜交是通過將各ssDNA以1∶1的摩爾比混合，并且將得到的混合物在97℃下保持5分鐘，然后緩慢冷卻到室溫而進(jìn)行的。在通過雜交形成雙股DNA之后，進(jìn)行乙醇沉淀提純。將從ssDNA1和ssDNA2形成的雙股DNA記為G0，而把從ssDNA3和ssDNA4形成的雙股DNA記為G100。不是從G0兩端的10個堿基對區(qū)域的所有區(qū)域是由腺嘌呤-胸腺嘧啶堿基對構(gòu)成的。另一方面，不是從G100兩端的10個堿基對區(qū)域的所有區(qū)域是由鳥嘌呤-胞嘧啶堿基對構(gòu)成的。使用G100和G0，通過下面的過程合成與示例1類似的交聯(lián)構(gòu)造。將1ml的0.4mg/ml濃度的雙股DNA緩沖溶液與80μl的2.5mg/ml濃度的順氯氨鉑水溶液混合。然后，將301μl的1mg/ml濃度的DIDS的水溶液和400μl的0.5mg/ml濃度的剛果紅水溶液添加到混合物中，并且將得到的混合物在55℃下保持3天。將200μl的反應(yīng)溶液取出放入到一個樣本試管中，加入20μl的3mol/l濃度的醋酸鈉水溶液和400μl的乙醇，并且與反應(yīng)溶液充分混合。在室溫下靜置1小時后，將混合物在4℃以13,200rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心分離30分鐘，除去上清液和回收小球。為了提純這樣合成的交聯(lián)構(gòu)造，進(jìn)行乙醇沉淀。取出200μl的反應(yīng)溶液放入一個樣本試管，加入20μl的3mol/l濃度的醋酸鈉水溶液和400μl的乙醇，并且與反應(yīng)溶液充分混合。在室溫下靜置1小時后，將混合物在4℃下以13,200rpm的轉(zhuǎn)速離心分離30分鐘，以分離上清液和小球。將回收的小球再溶解到10μl的超純水中。用一個微型注射器將一滴這種水溶液添加到以10μm的電極距離在一個玻璃基底上形成的金電極上，并且在氮環(huán)境下干燥一夜。結(jié)果，在金電極上形成樣本的薄膜。
序列標(biāo)識號1序列長度120序列的類型核酸股型單股拓?fù)渚€性分子類型合成DNA序列說明CACTGCATAT AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAA 60AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA CAATCGTATC 120序列標(biāo)識號2序列長度120序列類型核酸股型單股拓?fù)渚€性分子類型合成DNA序列說明GATACGATTG TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT TTTTTTTTTT 60TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT ATATGCAGTG 120序列標(biāo)識號3序列長度120序列類型核酸股型單股拓?fù)渚€性分子類型合成DNA序列說明CACTGCATAT GGGGGGGGGG GGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGG 60GGGGGGGGGG GGGGGGGGGG GGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGG CAATCGTATC 120序列標(biāo)識號4序列長度120序列類型核酸股型單股拓?fù)渚€性分子類型合成DNA序列說明
GATACGATTG CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC CCCCCCCCCC 60CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC ATATGCAGTG 120在圖15和16中示出了G100交聯(lián)構(gòu)造和G0交聯(lián)構(gòu)造的電流-電壓特性的評價結(jié)果。當(dāng)電極距離是10μm時，G0交聯(lián)構(gòu)造沒有可檢測到的電流，而G100給出了在4V的4A/m2(10S/m)(圖15)，在4V給出了3800A/m2(104S/m)的最大電平(圖16)。在圖17中示出了雙探針AFM測量的G100交聯(lián)構(gòu)造的電流-電壓特性。用500nm的電極距離，G100交聯(lián)構(gòu)造在1V給出了5nA電流。圖18中示出了雙探針AFM測量的G0交聯(lián)構(gòu)造的電流-電壓特性。G0交聯(lián)構(gòu)造即使在150nm的電極距離，也沒有可檢測到的電流。
對比例1通過以下過程將順氯氨鉑添加到示例3中合成的雙股DNA G0和G100。將1ml的0.4mg/ml濃度的雙股DNA緩沖溶液與80μl的2.5mg/ml濃度的順氯氨鉑水溶液混合，并且將混合物在55℃下保持3天。為了提純，進(jìn)行乙醇沉淀。取出200μl的反應(yīng)溶液放入一個樣本試管中，加入20μl的3mol/l濃度的醋酸鈉水溶液和400μl的乙醇，并且與反應(yīng)溶液充分混合。在室溫下靜置1小時后，將混合物在4℃下以13,200rpm的轉(zhuǎn)速離心分離30分鐘，除去上清液和回收小球。與示例1相同，根據(jù)紫外線和可見光吸收光譜檢查，證明順氯氨鉑已經(jīng)加入到DNA。圖19和圖20示出了利用雙探針AFM進(jìn)行的電流-電壓特性的評價結(jié)果。結(jié)果，通過簡單地將順氯氨鉑加入到G100和G0，沒有得到可檢測到的電流，并且發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物具有10GΩ或更高的電阻。
示例4
使用了從鮭魚精液中分離出的DNA(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.)。首先，通過乙醇沉淀進(jìn)行提純。取出200μl的2mg/ml濃度的DNATE緩沖溶液放入一個樣本試管中，加入20μl的3mol/l濃度的醋酸鈉水溶液和400μl的乙醇，并且與緩沖溶液充分混合。在室溫下靜置1小時之后，將混合物在4℃下以13,200rpm的轉(zhuǎn)速離心分離30分鐘，除去上清液。將200μl的70％的乙醇添加到剩下的小球中，并且將混合物再次在4℃下以13,200rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行5分鐘的例行分離，除去上清液和回收沉淀的提純DNA。將5.6ml的2mg/ml濃度的提純DNA的水溶液與2.24ml的2.5mg/ml濃度的順氯氨鉑水溶液和2.24ml的1mg/ml濃度的DIDS的水溶液充分混合，并將混合物在55℃下保持3天。將200μl的反應(yīng)溶液取出放入一個樣本試管中，加入20μl的3mol/l濃度的醋酸鈉水溶液和400μl的乙醇，并且與反應(yīng)溶液充分混合。在室溫下靜置1小時后，將混合物在4℃下以13,200rpm的轉(zhuǎn)速離心分離30分鐘，除去上清液并回收小球。利用PerkinElmer熱分析儀TGA-7確定如此合成的交聯(lián)構(gòu)造的熱分解溫度。圖21中示出了得到的熱重量分析曲線。發(fā)現(xiàn)熱解溫度是450℃。另一方面，如圖22所示，DNA的熱分解溫度是250℃。
示例5通過示例1中使用的方法，相互比較示例1中的交聯(lián)構(gòu)造以及示例3中的G100和G0的電流。圖23中示出了比較的結(jié)果。左下方的點(diǎn)代表示例3中G0的結(jié)果，中間的線代表示例1中交聯(lián)構(gòu)造的結(jié)果，右上方的線代表示例3中G100的結(jié)果。根據(jù)本圖，我們發(fā)現(xiàn)電流隨DNA中鳥嘌呤濃度的增加而增大。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)導(dǎo)體，包括一個脫氧核糖核酸(DNA)；和一種結(jié)合到該DNA的電荷供給材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷供給材料特定地結(jié)合到DNA的一個堿基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷供給材料特定地結(jié)合到DNA的一個所要求的堿基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷供給材料是一種具有能夠氧化NDA的一個堿基的還原電位的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷供給材料包含一種能夠結(jié)合到DNA的一個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)和一種電荷產(chǎn)生物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)是一種金屬配合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中金屬配合物是一種鉑配合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中鉑配合物是順氯氨鉑。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷產(chǎn)生物質(zhì)是一種胺化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中胺化合物的胺基數(shù)量是每個胺化合物分子為1至100個。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中胺化合物是從剛果紅、副品紅和勞氏紫中選擇的一種或多種。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中能夠結(jié)合到DNA的一個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)和電荷產(chǎn)生物質(zhì)經(jīng)過一種交聯(lián)劑相互結(jié)合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中交聯(lián)劑是4，4′-二異硫氰基-2，2′-二磺酸二鈉鹽(DIDS)，或乙二醇-O，O′-雙(琥珀酰亞胺基)琥珀酸酯(EGS)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中DNA包括2至100,000個堿基。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中DNA是單股到四股的DNA。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中DNA具有三叉或四叉的分支結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中至少兩個DNA具有一種它們與電荷供給材料交聯(lián)的結(jié)構(gòu)。
18.一種有機(jī)導(dǎo)體，包括至少兩個DNA；和一種結(jié)合到兩個DNA中的各個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)特定地結(jié)合到DNA的一個所要求的堿基。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)是一種金屬配合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中金屬配合物是一種鉑配合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中鉑配合物是順氯氨鉑。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中能夠結(jié)合到DNA的一個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)經(jīng)過一種交聯(lián)劑結(jié)合。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的有機(jī)導(dǎo)體，其中交聯(lián)劑是4，4′-二異硫氰基-2，2′-二磺酸二鈉鹽(DIDS)，或乙二醇-O，O′-雙(琥珀酰亞胺基)琥珀酸酯(EGS)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包括一個脫氧核糖核酸(DNA)和一種結(jié)合到脫氧核糖核酸(DNA)的電荷供給材料的有機(jī)導(dǎo)體，以及一種包括至少兩個DNA和一種結(jié)合到兩個DNA的各個堿基的電荷轉(zhuǎn)移物質(zhì)的有機(jī)導(dǎo)體。
文檔編號C08G79/04GK1428790SQ02159658
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者重松大志, 下谷啟, 真鍋力, 渡邊浩之, 清水正昭 申請人:富士施樂株式會社