[發明專利]一種核酸納米結構及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710859574.8
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107488661B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 丁寶全;湛鵬飛;李娜;王振剛;蔣喬;王婷
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C12N15/11
• 分類號: C12N15/11;C12N15/10;B82Y5/00;B82Y40/00;G01N21/65;B22F9/24;B22F1/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種核酸納米結構及其制備方法和應用，所述核酸納米結構為通過DNA折紙技術構建的六個三角形DNA折紙結構組裝形成的六邊形DNA納米結構，具體是通過腳手架鏈與訂書釘鏈和捕獲鏈進行雜交，再通過連接鏈分別與六個三角形DNA折紙結構的腳手架鏈雜交而自組裝形成的六邊形DNA納米結構。所述核酸納米結構穩定性好，可以錨定兩個80nm的金三棱柱，制備得到的金蝴蝶結結構可以產生強烈的電磁場，實現了單分子拉曼檢測。

技術領域

本發明屬于DNA納米技術領域，涉及一種核酸納米結構及其制備方法和應用。

背景技術

在光照作用下，貴金屬納米結構表面的電子吸收光子能量，發生局域表面等離子共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)，產生一種強烈的電磁場。LSPR光譜峰值處的波長和場強取決于貴金屬納米結構的形狀、尺寸、幾何排列和理化性質。研究表明，結構合理的貴金屬納米材料之間可以產生強烈的電磁場，這一性質在光學領域具有巨大的應用潛力，目前已應用于光學鑷子、單分子熒光檢測、表面增強拉曼散射和非線性光學等方面。

在眾多的金屬納米結構中，金蝴蝶結結構尤為特殊，其由兩個金棱柱以棱角對棱角的方式排列在一起，棱柱間的距離通常在10nm以下，這種特殊的排列方式導致在棱柱間的局限空間內可以產生強烈的電磁場增強，有利于實現單分子拉曼檢測。

目前，利用金蝴蝶結結構實現單分子拉曼檢測主要存在以下挑戰：首先，金棱柱之間的距離需要10nm，制備金蝴蝶結結構的電子束曝光法(electron beam lithography,EBL)過程繁瑣，成本較高，很難實現小于10nm的分辨率，并且制備的結構光學性質較差；其次，由于拉曼探針分子具有較小的散射面積，拉曼信號需要通過電磁場進行增強，然而目前缺乏一種有效的方法將拉曼探針分子固定在電磁場內；最后，缺乏一種有效的方法將分子固定在電磁場內而不受其他拉曼探針分子的影響。

近年來，DNA折紙技術利用其形狀的可編程性和結構位點的可尋址修飾性，為金蝴蝶結結構的組裝提供了一種簡單有效的方法，分辨率可達2nm。但是，該方法也存在明顯的缺陷，受到環狀噬菌體單鏈長度和固定的堿基序列的影響，DNA折紙結構的尺寸、功能和復雜程度受到了明顯的限制，組裝的貴金屬納米結構穩定性較差，產生的電磁場強度較弱。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種核酸納米結構及其制備方法和應用，本發明利用傳統的三角形折紙結構組裝一個邊長為120nm的六邊形核酸納米結構，并利用該六邊形核酸納米結構錨定兩個80nm的金三棱柱，在兩金三棱柱之間精確固定一個拉曼探針分子，以實現單分子拉曼檢測。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種核酸納米結構，所述核酸納米結構為通過DNA折紙技術構建的六個三角形DNA折紙結構組裝形成的六邊形DNA納米結構，具體是通過腳手架鏈與訂書釘鏈和捕獲鏈進行雜交，再通過連接鏈分別與六個三角形DNA折紙結構的腳手架鏈雜交而自組裝形成的六邊形DNA納米結構。

所述核酸納米結構為六邊形DNA納米結構，其結構的穩定性與空間的可尋址修飾性增加了組裝的等離子體納米結構的復雜性，組裝的等離子體納米結構尺寸更大、數量更多、形狀更多樣，縮小了貴金屬納米結構之間的距離，使得貴金屬納米結構間的距離小于10nm，在貴金屬納米結構間的局限空間內產生了強烈的電磁場增強，有利于實現單分子拉曼檢測。

優選地，所述核酸納米結構的邊長為100-150nm，例如可以是100nm、110nm、130nm、140nm或150nm，優選為120nm。

本發明中，核酸納米結構的各邊長長度相等，制備的正六邊形DNA納米結構穩定性好，可以作為載體錨定尺寸大、數量多、形狀多樣的貴金屬納米結構。