TWI458673B - 奈米粒子鏈之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種奈米粒子鏈,特別是一種奈米粒子鏈之製造方法。
奈米粒子是大小介於1至100奈米之間的微小粒子,由於其尺寸縮小、重量減輕、體積縮小及表面積增加等特性,使得奈米粒子的物理化學性質,如光學性質、磁性、電性及導熱性等,皆依照奈米粒子或其組成物之結構、形狀或顆粒大小等形態不同而有所不同。所以,人們可藉由改變奈米粒子之結構或形狀等,而對奈米粒子的物理化學性質進行微調,例如光反散(Reflection)及光散射(Scattering)等。由此可知,奈米粒子是一種具多功能且先進的材料,受到化學、物理、生物、醫學和材料各界的矚目。
舉例來說,黃金塊材具有金黃色金屬光澤。然而,當成為金奈米粒子時,溶液中呈分散狀態(dispersed)的金奈米粒子,當粒子間距大於平均粒徑時溶液呈現紅色;但當金奈米粒子聚集,粒子間距逐漸縮小,當粒子間距小於平均粒徑時,溶液顏色由紅色轉變為藍色。這是由於金奈米粒子表面電漿共振吸收效應而造成,也由於具有明顯的光學、化學及催化等特性,因此金奈米粒子已成功地應用於生醫檢測。表面電漿共振(Surface Plasmon Resonance)是指在適當的條件下,對金奈米粒子施加電磁波,可使其表面自由電子受到激發而發生集體振盪,表面電漿在此過程中因特定頻率的電磁波與表面電漿作用而被吸收或散射。由於這種振盪侷限於表面,所以其共振條件對於表面形狀與其周遭環境的改變很敏感,例如,金奈米粒子的共振頻率與其粒徑大小相關。
控制奈米粒子的奈米結構進而控制奈米粒子光學特性,可能是相當可行的策略。例如,於太陽能電池的應用上,奈米結構可減少光反散(Reflection)及光散射(Scattering),因而使太陽能電池的發電效率更高。然而,利用由下而上(bottom-up)的方式組合奈米粒子結構仍存在一些疑慮,例如無法將奈米元件彼此緊鄰放置在所需的架構上並精準控制奈米結構的排列等問題。
傳統上,欲形成特定形狀的奈米結構須利用顯影定影製程,利用遮罩在奈米材料表面上轉印所要的圖樣,接著藉由蝕刻技術去除多餘材料的部份,則形成所要的形狀。然,以這種方法所形成之奈米結構,因其固定於表面,在製造完成後即無法對其結構作進一步調整,故此種奈米結構不具可饒性(flexibility)及拉伸性(stretchability)。因此,若需對結構作微調,則需要在表面上再次形成新的奈米結構,增加了製造成本及製程時間。
DNA是生物用以複製並儲存遺傳訊息的主要化學物質,並且DNA也被證明作為具奈米尺度特徵之微米尺度物件的工程材料是非常有用的。由DNA分子所組成之自我組裝奈米結構,使利用奈米材料進行由下而上的奈米製造技術具有相當大的潛力。DNA自我組裝的潛在應用包括奈米電子、生物感測器及可程式化/自律之分子儀器。近來,DNA已被用以建構週期性圖樣化結構、奈米機械裝置及分子電腦系統。此外,具有適當化學物的DNA也被應用於引導其他功能性分子的組裝。由此可知,DNA奈米生物科技(DNA nanobiotechnology)已成為近年來新興的領域。
綜上所述,現行製造之奈米粒子結構仍有著不具可饒性及拉伸性,且製程複雜及製造成本高等缺點,實需一良好的解決方案。
有鑑於現有技術使製造奈米粒子結構的方法有不具可饒性及拉伸性,且製程複雜及製造成本高等缺點,本發明人予以改良發明,本發明之目的即為利用本發明之奈米粒子鏈之製造方法,以解決現有技術之缺陷。
根據本發明之其中一目的,係提供一種奈米粒子鏈之製造方法,方法包括下列步驟:提供具預定長度之單股環形DNA引子,藉由恆溫核酸放大反應將單股環形DNA引子放大為至少一單股DNA奈米模板,至少一單股DNA奈米模板之一端固定於基板表面;以及加入複數個單股DNA探針,各單股DNA探針之一端分別結合奈米粒子,單股DNA探針黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,形成至少一奈米粒子鏈;其中,藉由調整單股環形DNA引子之預定長度而控制各奈米粒子之間之間距。
較佳地,於加入單股DNA探針後,可更包含下列步驟:提供流體,流體之流向控制至少一奈米粒子鏈之排列方向。
較佳地,至少一單股DNA奈米模板可包含18至3000個鹼基。
較佳地,單股DNA探針可包含15至35個鹼基。
較佳地,奈米粒子可為金奈米粒子。
較佳地,單股環形DNA引子可包含60至120個鹼基。
較佳地,當單股環形DNA引子之預定長度增加時,使黏合至至少一單股DNA奈米模板之單股DNA探針數量減少,而增加各奈米粒子之間之間距,藉以調整至少一奈米粒子鏈上之奈米粒子之間距。
此外,本發明更提出一種奈米粒子鏈之製造方法,方法包括下列步驟:提供至少一單股DNA奈米模板,至少一單股DNA奈米模板之一端固定於基板表面,且至少一單股DNA奈米模板具有二級結構;加入複數個第一單股DNA探針,各第一單股DNA探針之一端分別結合奈米粒子,單股DNA探針黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,形成具有二級結構之至少一奈米粒子鏈;調整預定反應溫度,以改變至少一奈米粒子鏈之二級結構;以及加入複數個第二單股DNA探針,第二單股DNA探針黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列;其中,藉由調整預定反應溫度而控制至少一單股DNA奈米模板之二級結構,進而控制各奈米粒子之間之間距。
較佳地,於加入單股DNA探針後,可更包含下列步驟:提供流體,流體之流向控制至少一奈米粒子鏈之排列方向。
較佳地,第一單股DNA探針及第二單股DNA探針可分別包含15至35個鹼基。
較佳地,預定反應溫度可為25至70℃。
較佳地,當預定反應溫度上升時,則打開至少一奈米粒子鏈之二級結構,使第二單股DNA探針黏合,以使已打開二級結構之至少一奈米粒子鏈無法回復二級結構,進而增加各奈米粒子之間之間距,藉以調整至少一奈米粒子鏈上之奈米粒子之間距。
此外,本發明再提出一種奈米粒子鏈之製造方法,方法包括下列步驟:提供至少一單股DNA奈米模板,至少一單股DNA奈米模板之一端固定於基板表面;以及加入複數個第一單股DNA探針及複數個第二單股DNA探針,各第一單股DNA探針之一端分別結合奈米粒子,第二單股DNA探針未結合奈米粒子,第一單股DNA探針及第二單股DNA探針可競爭黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,以形成至少一奈米粒子鏈;其中,第一單股DNA探針及第二單股DNA探針之序列相同,藉由調整第一單股DNA探針/第二單股DNA探針之比例而控制黏合至至少一單股DNA奈米模板之奈米粒子數量,進而控制各奈米粒子之間之間距。
較佳地,於分別加入第一單股DNA探針及第二單股DNA探針後,可更包含下列步驟:提供流體,流體之流向控制至少一奈米粒子鏈之排列方向。
較佳地,當第一單股DNA探針/第二單股DNA探針之比例增加時,則競爭黏合至至少一單股DNA奈米模板之第一單股DNA探針數量增加,使至少一奈米粒子鏈上之各奈米粒子之間距減少,藉以調整至少一奈米粒子鏈上之奈米粒子之間距。
承上所述,依本發明之奈米粒子鏈之製造方法,其可具有一或多個下述優點:
(1)本發明之奈米粒子鏈之製造方法所製造之奈米粒子鏈具可饒性、拉伸性及方向性。
(2)本發明之奈米粒子鏈之製造方法可調整奈米粒子鏈上奈米粒子之間距,進而改變奈米粒子之吸光波長。
(3)本發明之奈米粒子鏈之製造方法可調整奈米粒子鏈之排列方向,進而改變奈米粒子鏈之光學偏振性。
(4)本發明之奈米粒子鏈之製造方法,可於使用時即時調整奈米粒子鏈上奈米粒子之間距及奈米粒子鏈之排列方向,方便使用者操作。
(5)本發明之奈米粒子鏈之製造方法較傳統顯影定影製程操作簡單,且成本較低。
(6)本發明之奈米粒子鏈之製造方法不使用有機溶劑,較為環保。
本發明以後述具體實施例進行詳述,並非對本發明作任何限制。
實施例一:製備奈米粒子鏈
基板表面改質並將DNA引子固定於基板表面
請參照第1圖,其係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之示意圖。如第1圖(A)部分所示,於基板11表面形成一層自組裝單分子層(self-assembly monolayer,SAM),其作為共價黏合劑(covalent linker),可將DNA引子12固定於基板11表面。於本實施例中,自組裝單分子層可由3-氨基丙基三乙氧基矽烷(3-aminopropyl triethoxysilane,APTES)藉由矽烷化反應形成於基板11表面。於基板11表面之自組裝單分子層上,加入5’端修飾胺基之DNA引子12,並置於4℃中反應隔夜,即可固定DNA引子12至基板11表面。其中,DNA引子11的序列及長度可依需求而自由設計,本發明中之DNA引子11以包含18個鹼基(約6 nm)為例,並不以此為限。
共軛單股DNA探針及奈米粒子
將奈米粒子與硫醇化(thiolated)之單股DNA探針共軛,以使奈米粒子可雜交至單股DNA奈米模板之特定位點。取奈米粒子加入5’端標記硫醇基的單股DNA探針(5’-thiol-labeled ssDNA probes),並反應48小時。將奈米粒子/單股DNA探針共軛物於7000至10000 rpm離心後,移除上清液。接著加入100 mL三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽緩衝液(Tris-HCl buffer)(含50至100 mM之三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽,以及10至30 mM氯化鉀混合物),以完成奈米粒子/單股DNA探針共軛物之製備,並儲存於4℃。
形成單股DNA奈米模板
如第1圖(B)部分所示,於固定有DNA引子12之基板11表面上,加入核酸放大反應混合物,進行原位(in situ)恆溫核酸放大反應,形成奈米粒子鏈。本實施例中,恆溫核酸放大反應以滾動環形放大反應作為示範,並不以此為限。於本實施例中,核酸放大反應混合物可為滾動環形放大反應混合物,滾動環形放大反應混合物中可包括反應緩衝液、phi29 DNA聚合酶14、T4 gene-32蛋白質15、去氧核醣核酸三磷酸鹽(dNTP)及單股環形DNA引子。
更詳細地說,滾動環形放大反應中包括下列步驟:加入可被血小板衍生性生長因子(platelet-derived growth factor,PDGF)誘導發生構形變化之PDGF適體(PDGF aptamer),PDGF適體可辨識出PDGF蛋白質,而誘導PDGF適體發生形變,形成單股環形DNA引子13;接著藉由phi29 DNA聚合酶14及T4 gene-32蛋白質15的參與,啟動單股環形DNA引子13與固定於基板11表面之DNA引子12發生滾動環形放大反應,於DNA引子12上沿著5’至3’的方向放大單股環形DNA引子13之序列,以形成單股DNA奈米模板16。其中,phi29 DNA聚合酶14具有促使發生DNA聚合與單股DNA移位(ssDNA displacement)的作用,而T4 gene-32蛋白質15係作為單股DNA鍵結蛋白質,使單股環形DNA引子13不會往回複製。
形成奈米粒子鏈
將前述製備好之奈米粒子/單股DNA探針共軛物,加入至具有單股DNA奈米模板之基板上,使奈米粒子/單股DNA探針共軛物之單股DNA探針與單股DNA奈米模板上對應之序列進行雜交,以得到奈米粒子鏈。
更進一步,本發明之奈米粒子鏈之製造方法可藉由改變單股環形DNA引子之長度,進而改變單股DNA奈米模板上重複之序列長度。請參照第2圖,其係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。如圖所示,S21:提供具預定長度之單股環形DNA引子,藉由恆溫核酸放大反應將單股環形DNA引子放大為至少一單股DNA奈米模板,至少一單股DNA奈米模板之一端固定於基板表面;以及S22:加入複數個單股DNA探針,各單股DNA探針之一端分別結合奈米粒子,單股DNA探針黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,形成至少一奈米粒子鏈。其中,所述之單股環形DNA引子之序列及長度可依需求而自由設計,本發明中之單股環形DNA引子可包含20至120個鹼基,本實施例中以包含96個鹼基(約33 nm)為例,並不以此為限。
換句話說,當單股環形DNA引子之預定長度增加時,則至少一奈米粒子鏈上之各奈米粒子之間距增加;當環形引子之預定長度減少時,則至少一奈米粒子鏈上之各奈米粒子之間距減少。
實施例二:調整反應溫度以改變奈米粒子鏈上之奈米粒子間距
請參照第3圖,其係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。如圖所示,S31:提供至少一單股DNA奈米模板,至少一單股DNA奈米模板之一端固定於基板表面,且至少一單股DNA奈米模板具有二級結構;S32:加入複數個第一單股DNA探針,各第一單股DNA探針之一端分別結合奈米粒子,單股DNA探針黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,形成具有二級結構之至少一奈米粒子鏈;S33:調整預定反應溫度,以改變至少一奈米粒子鏈之二級結構;以及S34:加入複數個第二單股DNA探針,第二單股DNA探針黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列。
詳細地說,本實施例之形成奈米粒子鏈之方法與前述實施例一類似,於此不再贅述,惟其不同處為形成奈米粒子鏈後,利用UNAFOLD系統計算奈米粒子鏈序列之模擬二級結構,並估算出於奈米粒子鏈上堆疊的鹼基對及其自由能變化量,接著將奈米粒子鏈與特定溫度條件之滅菌去離子水反應作用,以解開奈米粒子鏈之二級結構之後,再加入第二單股DNA探針與奈米粒子鏈上之未結合第一單股DNA之對應序列進行雜交,並利用顯微鏡進行觀察。
換句話說,當反應溫度升高時,則至少一單股DNA奈米模板之二級結構被解開,使第二單股DNA探針黏合,以使已打開二級結構之至少一單股DNA奈米模板無法回復二級結構,進而增加各奈米粒子之間之間距,藉以調整該至少一奈米粒子鏈上之該奈米粒子之間距。
實施例三:單股DNA探針競爭
請參照第1及4圖,其係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之示意圖及步驟流程圖。如第4圖所示,S41:提供至少一單股DNA奈米模板,至少一單股DNA奈米模板之一端固定於基板表面;以及S42:加入複數個第一單股DNA探針及複數個第二單股DNA探針,各第一單股DNA探針之一端分別結合奈米粒子,第二單股DNA探針未結合奈米粒子,第一單股DNA探針及第二單股DNA探針競爭黏合至至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,以形成至少一奈米粒子鏈。
詳細地說,如第1圖(C)及(D)部分所示,本實施例之形成單股DNA奈米模板16之方法與前述實施例一類似,於此不再贅述,惟其不同處為加入第一單股DNA探針17及第二單股DNA探針18進行競爭反應。其中,第一單股DNA探針17及第二單股DNA探針18之序列相同,第一單股DNA探針17之一端結合有奈米粒子171,然,第二單股DNA探針18之一端未結合奈米粒子171。當第二單股DNA探針18之比例增加時,則至少一奈米粒子鏈19上之各奈米粒子171之間距增加;當第二單股DNA探針18之比例減少時,則至少一奈米粒子鏈19上之各奈米粒子171之間距減少。
調整奈米粒子鏈之排列方向
於流體處理的實驗中,將去離子水由單一方向流過基板表面;然而於對照組中,將去離子水加入於基板中間靜置,使其不具方向性。
實施例四:本發明之較佳實施例
為了使本領域具有通常知識者能夠據以實施本發明,故將以下闡述本發明之較佳實施例。須注意的是,以下所有參數以及化學試劑等僅作為解釋之用,並非作為限制本發明之態樣。
滾動環形放大反應(Rolling Cycle Amplification,RCA)製備金奈米粒子鏈
取約1*1011
至6*1011
顆之金奈米粒子(粒徑20 nm,購自Sigma-Aldrich,USA)加入220至280 pmole之5’端標記硫醇基的單股DNA探針(5’-thiol-labeled ssDNA probes),並反應48小時,形成金奈米粒子/單股DNA探針共軛物。接著將金奈米粒子/單股DNA探針共軛物於7000至9000 rpm離心後,並移除上清液。加入100 mL三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽緩衝液(含50至100 mM三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽,以及10至30 mM之氯化鉀混合物),以完成製備金奈米粒子/單股DNA探針共軛物,並儲存於4℃。於本實施例中,以金奈米粒子為例,本發明所屬技術領域具通常知識者明白可依需求,選擇所需之奈米粒子。
於已固定有DNA引子之基板表面加入50 mL之滾動環形放大反應混合物(40-70 mM三(羥甲基)氨基甲烷鹽酸鹽(Tris-HCl)at pH 7.5,50-90 mM氯化鉀(KCl),10-40 mM 氯化鎂(MgCl2
),5-30 mM硫酸銨((NH4
)2
SO4
),0.88-3.5 mM dNTP,5-20 mg T4 gene-32蛋白質,10-30單位Phi 29 DNA聚合酶,以及0.23-2.8 nM單股環形DNA引子),並於室溫下反應2小時。
於滾動環形放大反應混合物中,將實驗分為四組,第一組:加入全為金奈米粒子/單股DNA探針共軛物(第一單股金奈米粒子共軛DNA探針,S1)、第二組:加入1-5 mL金奈米粒子/單股DNA探針共軛物及依比例混合1-3 mM之第二單股無金奈米粒子共軛DNA探針(S1+S2)、第三組:加入全為金奈米粒子/單股DNA探針共軛物並以流體處理(S1+w/ Flow)、第四組:加入1-5 mL金奈米粒子/單股DNA探針共軛物及依比例混合1-3 mM之第二單股無金奈米粒子共軛DNA探針並以流體處理(S1+S2+w/ Flow),使金奈米粒子/單股DNA探針共軛物(S1)或無金奈米粒子共軛DNA探針(S2)於基板上與RCA之單股DNA產物特異性結合,形成金奈米粒子鏈,之後再利用去離子水將基板徹底清洗三次,接著利用顯微鏡觀察及分析。其中,於流體處理(w / Flow)的實驗中,將去離子水由單一方向流過基板表面;然而於對照組中,將去離子水加入於基板中間靜置,使其不具方向性。
調整反應溫度
利用UNAFOLD系統計算包含384個核苷酸之奈米粒子鏈序列之模擬二級結構,並估算出於奈米粒子鏈上堆疊的鹼基對及其自由能變化量後,將奈米粒子鏈以60℃之滅菌去離子水反應作用,以解開奈米粒子鏈之二級結構,之後再加入1-5 mL第二單股DNA探針與奈米粒子鏈進行雜交,並利用顯微鏡進行觀察。其中,本實施例之反應溫度以60℃為例,本發明所屬技術領域具通常知識者可依奈米粒子鏈之序列,分析並調整所需之反應溫度,反應溫度可介於25至70℃,較佳地37至60℃,並不以此為限。
實驗結果
1. 形成金奈米粒子鏈
請參照第5及6圖,其係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)圖及測量金奈米粒子大小之示意圖。如第5及6圖所示,本發明之奈米粒子鏈之製造方法可將金奈米粒子排列成鏈狀,且金奈米粒子之粒徑約為23至27 nm。
請參照第5及6圖,其係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)圖及測量金奈米粒子大小之示意圖。如第5及6圖所示,本發明之奈米粒子鏈之製造方法可將金奈米粒子排列成鏈狀,且金奈米粒子之粒徑約為23至27 nm。
2. 加入第二單股DNA使金奈米粒子鏈間距變大
請參照第7圖(A)至(D)部分,其係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)圖。如第7圖(A)及(C)部分所示,其分別為S1及S1+S2之金奈米粒子鏈之掃描式電子顯微鏡結果圖。S1及S1+S2係用以評估加入未結合金奈米粒子之第二單股DNA探針,對金奈米粒子鏈上金奈米粒子之間距的影響。
請參照第7圖(A)至(D)部分,其係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)圖。如第7圖(A)及(C)部分所示,其分別為S1及S1+S2之金奈米粒子鏈之掃描式電子顯微鏡結果圖。S1及S1+S2係用以評估加入未結合金奈米粒子之第二單股DNA探針,對金奈米粒子鏈上金奈米粒子之間距的影響。
在S1及S1+S2中,利用相同之單股環形DNA引子及反應時間進行反應,其不同處在於S1+S2更加入未結合金奈米粒子之第二單股DNA探針,與第一單股DNA探針競爭單股DNA奈米模板之結合位置。因此,理論上,S1+S2之金奈米粒子鏈上之金奈米粒子間距會大於S1之金奈米粒子鏈上之金奈米粒子間距。由圖可知,S1之金奈米粒子鏈上之金奈米粒子間距明顯小於S1+S2之金奈米粒子鏈上之金奈米粒子間距,這可能是因為未結合金奈米粒子之第二單股DNA探針將結合金奈米粒子之第一單股DNA探針的結合位置(binding sites)競爭掉,使較少的金奈米粒子結合到單股DNA奈米模板上,進而造成金奈米粒子鏈上之金奈米粒子間距變大。
也就是說,使用者可以藉由調整結合有金奈米粒子之單股DNA探針與未結合有金奈米粒子之單股DNA探針間之比例,進而調整金奈米粒子鏈上之金奈米粒子間距。結合有金奈米粒子之單股DNA探針/未結合有金奈米粒子之單股DNA探針比值越高,則金奈米粒子鏈上之金奈米粒子間距越小。換句話說,由於奈米粒子的間距與粒徑之間的大小關係對吸光波長的影響很大,因此在奈米粒子粒徑固定不變的情況下,使用者可藉由控制奈米粒子之間距,進而控制此奈米粒子鏈的吸光波長。
如第7圖(B)及(D)部分所示,其分別為S1+w/ Flow及S1+S2+w/ Flow之金奈米粒子鏈之掃描式電子顯微鏡結果圖。因為金奈米粒子鏈係藉由共價鍵鍵結在基板表面,因此在同一方向之去離子水處理後,金奈米粒子鏈仍固定於基板表面,並且沿著水流方向排列。也就是說,使用者可以藉由調整水流的方向,進而控制金奈米粒子鏈的排列方向。當可控制金奈米粒子鏈的排列方向時,使用者便可藉由金奈米粒子鏈所組成之奈米結構進一步控制光學偏振性。
3. 調整反應溫度使金奈米粒子鏈間距變大
請參照第8圖(A)及(B)部分,其係為本發明之一實施例中金奈米粒子鏈經加溫處理後之暗視野顯微鏡圖。如第8圖(B)部分所示,在60℃溫度反應下,可有效打開單股DNA奈米模板之二級結構,而增加金奈米粒子鏈上金奈米粒子之間距。換句話說,使用者可藉由調整反應溫度,以調整單股DNA奈米模板之二級結構,進而改變金奈米粒子鏈上金奈米粒子之間距。
請參照第8圖(A)及(B)部分,其係為本發明之一實施例中金奈米粒子鏈經加溫處理後之暗視野顯微鏡圖。如第8圖(B)部分所示,在60℃溫度反應下,可有效打開單股DNA奈米模板之二級結構,而增加金奈米粒子鏈上金奈米粒子之間距。換句話說,使用者可藉由調整反應溫度,以調整單股DNA奈米模板之二級結構,進而改變金奈米粒子鏈上金奈米粒子之間距。
本發明所述之奈米粒子鏈之製造方法,可製造奈米粒子鏈,並控制奈米粒子鏈上之奈米粒子間距及奈米粒子鏈之排列方向,進而控制奈米粒子鏈之吸光波長及光學偏振性。故本發明之奈米粒子鏈之製造方法可以由下而上的方式產生奈米粒子鏈,並藉由改變單股DNA奈米模板序列、調整反應溫度、生物競爭或單一方向流體的方式,改變奈米粒子鏈之光學性質,完成具參數多樣性的軟性金屬線材。
綜觀上述,可見本發明在突破先前之技術下,確實已達到所欲增進之功效,且也非熟悉該項技藝者所易於思及,再者,本發明申請前未曾公開,且其所具之進步性、實用性,顯已符合專利之申請要件,爰依法提出專利申請,懇請 貴局核准本件發明專利申請案,以勵發明,至感德便。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點,其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施,當不能以之限定本發明之專利範圍,即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾,仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
11...基板
12...DNA引子
13...單股環形DNA引子
14...phi29 DNA聚合酶
15...T4 gene-32蛋白質
16...單股DNA奈米模板
17...第一單股DNA探針
171...奈米粒子
18...第二單股DNA探針
19...奈米粒子鏈
S1...第一單股金奈米粒子共軛DNA探針
S1+S2...第一單股金奈米粒子共軛DNA探針+第二單股無金奈米粒子共軛DNA探針
S21-S22、S31-S34及S41-S42...步驟
第1圖係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之示意圖。
第2圖係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。
第3圖係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。
第4圖係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。
第5圖係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之原子力顯微鏡圖。
第6圖係為本發明之一實施例中之測量金奈米粒子大小之示意圖。
第7圖係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之掃描式電子顯微鏡圖。
第8圖係為本發明之一實施例中金奈米粒子鏈經加溫處理後之暗視野顯微鏡圖。
第2圖係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。
第3圖係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。
第4圖係為本發明之一實施例中奈米粒子鏈之製造方法之步驟流程圖。
第5圖係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之原子力顯微鏡圖。
第6圖係為本發明之一實施例中之測量金奈米粒子大小之示意圖。
第7圖係為本發明之一實施例中之金奈米粒子鏈之掃描式電子顯微鏡圖。
第8圖係為本發明之一實施例中金奈米粒子鏈經加溫處理後之暗視野顯微鏡圖。
11...基板
12...DNA引子
13...單股環形DNA引子
14...phi29 DNA聚合酶
15...T4 gene-32蛋白質
16...單股DNA奈米模板
17...第一單股DNA探針
171...奈米粒子
18...第二單股DNA探針
19...奈米粒子鏈
S1...第一單股金奈米粒子共軛DNA探針
S1+S2...第一單股金奈米粒子共軛DNA探針+第二單股無金奈米粒子共軛DNA探針
Claims (16)
- 一種奈米粒子鏈之製造方法,該方法包括下列步驟:
提供具一預定長度之一單股環形DNA引子,藉由一恆溫核酸放大反應將該單股環形DNA引子放大為至少一單股DNA奈米模板,該至少一單股DNA奈米模板之一端固定於一基板表面;以及
加入複數個單股DNA探針,各該些單股DNA探針之一端分別結合一奈米粒子,該些單股DNA探針黏合至該至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,形成至少一奈米粒子鏈;
其中,藉由調整該單股環形DNA引子之該預定長度而控制各該奈米粒子之間之間距。 - 如申請專利範圍第1項之奈米粒子鏈之製造方法,其中於加入該些單股DNA探針後,更包含下列步驟:
提供一流體,該流體之流向控制該至少一奈米粒子鏈之排列方向。 - 如申請專利範圍第1項之奈米粒子鏈之製造方法,其中該至少一單股DNA奈米模板包含18至3000個鹼基。
- 如申請專利範圍第1項之奈米粒子鏈之製造方法,其中該些單股DNA探針包含15至35個鹼基。
- 如申請專利範圍第1項之奈米粒子鏈之製造方法,其中該奈米粒子係為一金奈米粒子。
- 如申請專利範圍第1項之奈米粒子鏈之製造方法,其中該單股環形DNA引子包含60至120個鹼基。
- 如申請專利範圍第6項之奈米粒子鏈之製造方法,其中當該單股環形DNA引子之該預定長度增加時,使黏合至該至少一單股DNA奈米模板之該些單股DNA探針數量減少,而增加各該奈米粒子之間之間距,藉以調整該至少一奈米粒子鏈上之該奈米粒子之間距。
- 一種奈米粒子鏈之製造方法,該方法包括下列步驟:
提供至少一單股DNA奈米模板,該至少一單股DNA奈米模板之一端固定於一基板表面,且該至少一單股DNA奈米模板具有一二級結構;
加入複數個第一單股DNA探針,各該些第一單股DNA探針之一端分別結合一奈米粒子,該些第一單股DNA探針黏合至該至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,形成具有該二級結構之至少一奈米粒子鏈;
調整一預定反應溫度,以改變該至少一奈米粒子鏈之該二級結構;以及
加入複數個第二單股DNA探針,該些第二單股DNA探針黏合至該至少一單股DNA奈米模板上對應之序列;
其中,藉由調整該預定反應溫度而控制該至少一單股DNA奈米模板之該二級結構,進而控制各該奈米粒子之間之間距。
- 如申請專利範圍第8項之奈米粒子鏈之製造方法,其中於加入該些第二單股DNA探針後,更包含下列步驟:
提供一流體,該流體之流向控制該至少一奈米粒子鏈之排列方向。 - 如申請專利範圍第8項之奈米粒子鏈之製造方法,其中該預定反應溫度係為25至70℃。
- 如申請專利範圍第10項之奈米粒子鏈之製造方法,其中當該預定反應溫度上升時,則打開該至少一奈米粒子鏈之該二級結構,使該第二單股DNA探針黏合,以使已打開該二級結構之該至少一奈米粒子鏈無法回復該二級結構,進而增加各該奈米粒子之間之間距,藉以調整該至少一奈米粒子鏈上之該奈米粒子之間距。
- 一種奈米粒子鏈之製造方法,該方法包括下列步驟:
提供至少一單股DNA奈米模板,該至少一單股DNA奈米模板之一端固定於一基板表面;以及
加入複數個第一單股DNA探針及複數個第二單股DNA探針,各該些第一單股DNA探針之一端分別結合一奈米粒子,該些第二單股DNA探針未結合該奈米粒子,該些第一單股DNA探針及該些第二單股DNA探針係競爭黏合至該至少一單股DNA奈米模板上對應之序列,以形成至少一奈米粒子鏈;
其中,該些第一單股DNA探針及該些第二單股DNA探針之序列相同,藉由調整該些第一單股DNA探針/該些第二單股DNA探針之比例而控制黏合至該至少一單股DNA奈米模板之該奈米粒子數量,進而控制各該奈米粒子之間之間距。
- 如申請專利範圍第12項之奈米粒子鏈之製造方法,其中於加入該些第一單股DNA探針及該些第二單股DNA探針後,更包含下列步驟:
提供一流體,該流體之流向控制該至少一奈米粒子鏈之排列方向。 - 如申請專利範圍第12項之奈米粒子鏈之製造方法,其中該些第一單股DNA探針及該些第二單股DNA探針分別包含15至35個鹼基。
- 如申請專利範圍第12項之奈米粒子鏈之製造方法,其中該奈米粒子係為一金奈米粒子。
- 如申請專利範圍第12項之奈米粒子鏈之製造方法,其中當該些第一單股DNA探針/該些第二單股DNA探針之比例增加時,則競爭黏合至該至少一單股DNA奈米模板之該些第一單股DNA探針數量增加,使該至少一奈米粒子鏈上之各該奈米粒子之間距減少,藉以調整該至少一奈米粒子鏈上之該奈米粒子之間距。
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CN103698374A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-04-02 | 邢士超 | 一种基于荧光素和巯基修饰的dna探针的电化学传感器 |
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- 2012-04-12 TW TW101113067A patent/TWI458673B/zh not_active IP Right Cessation
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Legal Events
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