[發(fā)明專利]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

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410661202.0
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104399969A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 何丹農(nóng);王萍;夏智偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海東方易知識產(chǎn)權(quán)事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

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（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i-motif分子，利用DNA分子堿基互補和特殊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域，在拉曼增強，藥物載體，生物檢測等方面有潛在的應用。

背景技術

隨著納米技術的發(fā)展，納米粒子自組裝成復雜納米結(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)等對于我們認識其宏觀固有的光學，電學和化學特性具有重要意義。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)方法難以達成的。

?目前，DNA修飾的納米金常被作為分子尺、基因和蛋白質(zhì)檢測等領域。使用DNA分子的堿基配對性質(zhì)對納米顆粒進行有規(guī)律的組裝，為納米自組裝材料更好的應用于生物檢測和醫(yī)藥領域開辟了新的途徑，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。

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i-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)新性和應用潛能。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種利用DNA四面體和i-motif結(jié)構(gòu)控制納米金顆粒自組裝的方法。

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，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2μL不同的DNA單鏈1、2、3、4，加入到42μL?Tris-MgCl溶液中，DNA單鏈50μM，Tris-MgCl溶液Tris?10mM,?MgCl₂?50mM,?pH8；將混合溶液置于PCR儀中，反應溫度為95℃，10分鐘后冷卻至4℃，繼續(xù)反應30分鐘；DNA單鏈即可通過堿基互補配對自組裝成一個頂端帶有i-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-OCH₃，1mg/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-i-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2小時，形成DNA-AuNP，可得到分散狀態(tài)下的DNA-AuNP顆粒；

（3）互補鏈的加入以及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i-motif互補鏈?，互補鏈序列見序列表5，使得該互補鏈與DNA-納米顆粒上的i-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i-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。

本發(fā)明目的在于利用DNA四面體(TDN)和i-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，通過控制加入互補鏈的濃度能夠達到控制組裝結(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。

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i-motif鏈，然后加入i-motif?互補鏈配對的方式，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。

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。

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。

附圖說明

圖1為TDN-i-motif在pH8.5時的結(jié)構(gòu)示意圖。