CN1175114C - 可控脱氧核糖核酸网络的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可控脱氧核糖核酸网络的制作方法。该方法选用硅烷化试剂、聚赖氨酸、金属纳米粒子或带有-CH＝CH2基团的高分子聚合物作为末端固定剂，对末端固定剂在基底上进行处理，形成不等边长直角或等边长直角线框。然后将处理后的基底浸入稀释的DNA样品溶液当中或将稀释的DNA溶液滴加在基底上，使DNA吸附在基底上。最后采用分子梳、动力分子梳或水平动力分子梳的方法梳理吸附在基底上的DNA分子，梳理DNA分子时，DNA分子链被拉直，由于各种分子梳的方法梳理DNA是不可逆的，因而沿一个方向梳理后，调换90°，对再次吸附的DNA在基底进行梳理，从而形成DNA可控的网络。
Description
技术领域：本发明属于可控脱氧核糖核酸网络的制作方法。
背景技术：随着基因工程和分子生物学的不断发展，脱氧核糖核酸(DNA)已成为一种非常重要和非常有前途的基因功能生物大分子。随着纳米技术的兴起，DNA成为生物科学中的最重要材料。由于其特定功能，DNA已用于制备导电材料或DNA膜以及DNA网络等方面的研究。虽然DNA网络在生物医学、工程和环境科学等领域有广泛的用途；但是，目前构建DNA网络的方法主要有两种。第一种是美国纽约州立大学的N.C.Seeman教授基于分子生物学方法发展起来的分子设计方法。他们采用连接酶和限制性内切酶连接与消化DNA等分子生物学的方法对DNA链进行加工、切割，构筑了许多DNA分子组成的纳米DNA网络。这种自下而上构建纳米DNA网络的方法虽然对原料的要求少，对结构的控制也较为准确，但是构建网络的过程太复杂，反应的条件要求十分严格，而且费时，不利于大规模的构建工作。第二种方法是2000年日本应用物理杂志三十九卷第四期和2001年日本分析科学杂志第十七卷第五期报道的云母基底上的大范围网络制备方法。这种制备方法虽然能够在大范围内制备出DNA网络，但原理上无法控制DNA网络网孔的大小，均一性不太好。结合2001年美国真空科技杂志B(J.Vac.Sci.Technol.B)第19卷第2499至2503页报道的电子束刻蚀技术或美国科学杂志(Science)1999年第283卷第661至663页报道的纳米笔技术或1999年德国先进材料杂志(Adv.Mater.)第11期第55至61页报道的自组装技术，先形成可控边框；再利用美国科学杂志(Science)1994年第265卷第2096至2098页报道的分子梳技术或美国科学杂志(Science)1997年第277卷第1518至1523页报道的动力分子梳技术。综合以上公开的技术，我们提出一种制备可控DNA网络的新方法，可以大规模精确地控制DNA网孔的大小。
发明内容：
本发明的目的是提供一种可控脱氧核糖核酸网络的制作方法，该方法选用硅烷化试剂、聚赖氨酸、金属纳米粒子或带有-CH＝CH2基团的高分子聚合物作为末端固定剂，对末端固定剂在基底上进行处理，形成不等边长直角或等边长直角线框。然后将处理后的基底浸入稀释的DNA样品溶液当中或将稀释的DNA溶液滴加在基底上，使DNA吸附在基底上。最后采用分子梳、动力分子梳或水平动力分子梳的方法梳理吸附在基底上的DNA分子，梳理DNA分子时，DNA分子链被拉直，由于各种分子梳的方法梳理DNA是不可逆的，因而沿一个方向梳理后，调换90°，对再次吸附的DNA在基底进行梳理，从而形成DNA可控的网络。
本发明选用硅烷化试剂、聚赖氨酸、金属纳米粒子或带有-CH＝CH2基团的高分子聚合物作为末端固定剂，对末端固定剂在基底上进行处理形成不等边长直角或等边长直角线框，形成的途径有三种：第一种，利用电子束刻蚀的方法；第二种，采用纳米笔技术将高分子溶液逐点滴加在基底上形成可控间距的纳米点，这些点同样组成不等边长直角或等边长直角线框；第三种，将基底表面自组装一层硫醇化合物，然后采用纳米笔技术将各种金属纳米粒子，Au、Ag、Pt、Pd等滴加在基底上，形成可控间距的纳米点，这些点组成不等边长直角或等边长直角线框；将采用末端固定剂处理后的基底浸入DNA样品溶液当中，或将DNA溶液滴加在基底上使DNA分子吸附在基底上；采用分子梳、动力分子梳或水平动力分子梳的方法梳理，将DNA链梳直，然后调换90°，再次进行梳理，形成可控的DNA网络。
本发明所构建的DNA网络的范围是可控的，网络的尺寸大小可以根据DNA的长度来进行选择，而且即可以单独形成小范围的网络，也可以将各个小范围的网络连接起来形成大片范围的DNA网络；形成的网络可供检测的手段较多，常见的有：荧光显微镜、原子力显微镜、扫描隧道显微镜等；形成网络可供操作的DNA链种类多，理论上各种长度的DNA均可以；形成网络可供选择的固定DNA末端固定剂种类较多，常见的有：硅烷化试剂、各种带有-CH＝CH2基的高分子聚合物、聚赖氨酸或金属纳米粒子。
具体实施方式如下：
实施例1：云母基底+聚苯乙烯+DNA(pBR322/pstI)4361bp
首先利用纳米笔的方法，将聚苯乙烯溶液写到云母基底上形成边长为1.5μm等边长直角线框。然后将写有边框的基底浸入溶度为8ng/μl的DNA样品pBR322/pstI，4361bp，溶液当中3分钟。取出基底后采用分子梳的方法梳理DNA分子，再次将基底浸入该DNA溶液中3分钟，调换90°采用水平动力分子梳的方法进行梳理，冲洗掉非特异吸附的DNA分子，形成边长为1.5μm的DNA网络。
实施例2：云母基底+聚苯乙烯+DNA(λ-DNA)48502bP
利用电子束刻蚀的方法，将聚苯乙烯刻蚀到云母基底上形成边长为16.5μm等边长的直角线框。然后将刻有边框的基底浸入溶度为3ng/μl的λ-DNA，48502bp，样品溶液当中5分钟。采用动力分子梳的方法取出基底梳理DNA分子，再次将基底浸入该DNA溶液中8分钟，调换90°采用水平动力分子梳的方法进行梳理，冲洗掉非特异吸附的DNA分子，形成边长为16.5μm的方形DNA网络。
实施例3：云母基底+聚苯乙烯+DNA(BAC线性200kb)
利用电子束刻蚀的方法，将聚苯乙烯刻蚀到云母基底上形成边长为68μm等边长的直角线框。然后将刻有边框的基底浸入溶度为1ng/μl的细菌人工染色体DNA，200kbp，样品溶液当中3分钟。其余实施例1，形成边长为68μm的方形DNA网络。
实施例4：玻璃硅烷化+DNA(pBR322/pstI)
首先利用电子束刻蚀的方法，将聚异丙烯刻蚀到硅烷化的玻璃基底上形成边长为1.5μm直角线框。然后将刻有边框的基底浸入6ng/μl的DNA样品pBR322/pstI溶液当中5分钟。其余同实施例2，形成边长为1.5μm的方形DNA网络。
实施例5：硅片+聚苯乙烯+DNA
首先利用电子束刻蚀的方法，将聚苯乙烯刻蚀到硅基底上形成边长为16.5μm的直角线框。然后将3ng/μl的λ-DNA样品溶液滴加在刻蚀后的硅基底上使DNA分子在硅基底上吸附2分钟。其余同实施例1，形成边长为16.5μm的方形DNA网络。
实施例6：金+硫醇(八硫醇)+DNA(200bp寡聚核苷酸)
首先利用纳米笔的方法，将直径为2nm的钯纳米溶胶溶液写到用正八烷基硫醇修饰的云母基底上形成边长为0.07μm直角线框。然后将写有边框的基底浸入溶度为12ng/μl的长度为200bp的末端硫醇化的寡聚DNA样品溶液当中4分钟，其余同实施例2，形成边长为0.07μm的DNA网络。
实施例7：HOPG+硫醇(十八烷基硫醇)+DNA(300bp)
首先利用纳米笔的方法，将直径为5nm的铂纳米溶胶溶液写到用正十八烷基硫醇修饰的HOPG基底上形成边长为0.1μm直角线框。然后将溶度为12ng/μl长度为300bp的末端硫醇化的寡聚DNA样品溶液滴加在HOPG基底上吸附4分钟。其余同实施例1，形成边长为0.1μm的DNA网络。
实施例8：HOPG+硫醇+DNA(1500bp)
首先利用纳米笔的方法，将直径为1.5nm的银纳米溶胶溶液写到用正十二烷基硫醇修饰的HOPG基底上形成边长为0.5μm直角线框。然后将溶度为10ng/μl长度为1500bp的末端硫醇化的寡聚DNA样品溶液滴加在HOPG基底上吸附3分钟。其余同实施例2，形成边长为0.5μm的DNA网络。
实施例9：Teflon+硫醇+DNA(3kb)
首先利用纳米笔的方法，将直径为20nm的金纳米溶胶溶液写到用正十六烷基硫醇修饰的Teflon基底上，形成边长为1.1μm直角线框。然后将写有边框的基底浸入溶度为5ng/μl的长度为3000bp的末端硫醇化的寡聚DNA样品溶液当中2分钟。其余同实施例2，形成边长为1.1μm的DNA网络。
实施例10：云母+硅烷化试剂+pBR322/pstI+Au纳米粒子20nm
首先利用纳米笔技术，将20nm的金纳米粒子写到经过二氯二甲基硅烷硅烷化的云母基底上形成边长为1.5μm直角线框。然后将刻有边框的基底浸入溶度为3ng/μl的DNA样品pBR322/pstI溶液当中5分钟，其余同实施例2，形成边长为1.5μm的DNA网络。
实施例11：云母+聚赖氨酸+λ-DNA+Au纳米粒子50nm
首先利用纳米笔技术，将50nm的金纳米粒子写到经过聚赖氨酸修饰的云母基底上形成边长为1.5μm*16.5μm直角线框。然后将刻有边框的基底浸入溶度为3ng/μl的λ-DNA样品溶液当中5分钟，其余同实施例1，形成边长为1.5μm*16.5μm的DNA网络。
Claims (1)
1.一种可控脱氧核糖核酸网络的制作方法，选用硅烷化试剂、聚赖氨酸、金属纳米粒子或带有-CH＝CH2基团的高分子聚合物作为末端固定剂，其特征在于对末端固定剂在基底上进行处理形成不等边长直角或等边长直角线框，形成的途径有三种：第一种，利用电子束刻蚀的方法；第二种，采用纳米笔技术将高分子溶液逐点滴加在基底上形成可控间距的纳米点，这些点同样组成不等边长直角或等边长直角线框；第三种，将基底表面自组装一层硫醇化合物，然后采用纳米笔技术将各种金属纳米粒子，Au、Ag、Pt、Pd滴加在基底上，形成可控间距的纳米点，这些点组成不等边长直角或等边长直角线框；将采用末端固定剂处理后的基底浸入DNA样品溶液当中，或将DNA溶液滴加在基底上使DNA分子吸附在基底上；采用分子梳、动力分子梳或水平动力分子梳的方法梳理，将DNA链梳直，然后调换90°，再次进行梳理，形成可控的DNA网络。
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