[发明专利]DNA分子的微/纳米图形的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种DNA分子的微/纳米图形的构建方法。

背景技术

DNA分子是生物体内的一种重要遗传物质。它是由互补碱基形成的直径大约2纳米的均一双螺旋分子，具有较为稳定的物理、化学特性。由于DNA分子具有这些独特的性质，随着纳米科技的发展，人们认识到DNA分子是一种前景广阔的优良纳米材料。利用DNA分子构建的纳米图形可以为设计基于DNA分子的纳米器件提供良好的模板，比如说，可以用DNA分子构建的图形为模板构建纳米导线和电路；可以用DNA分子构建的图形作为纳米级的“反应室”，将一些生物、化学反应控制在各个“区间”进行反应；同时，还有可能在这些纳米级的“反应室”内研究一些物质的“尺寸”效应”。因此DNA分子构建的纳米图形受到了人们的高度重视。

目前已有的构建DNA分子图形的方法主要有三类：(1)利用设计好的带有单链DNA末端的DNA分子自组装形成DNA分子图形；(2)利用设计好的单链DNA自组装形成DNA分子图形；(3)利用原子力显微镜(AtomicForce Microscope，简称AFM)针尖直接操纵DNA分子形成预期的图形；(4)利用分子梳(molecular combing)或改进的分子梳(modified molecular combing)排布DNA分子形成图形。目前，前两种方法属于一类只能够对带有单链DNA末端的DNA分子或设计好的单链DNA发挥作用，同时，这类方法构建的DNA图形中不能够避免DNA分子的交叉现象。用第(3)种方法虽然可以构建出比较复杂的DNA图形，但是效率非常低；用第(4)种方法往往只能构建一些简单的DNA分子图形。因此，很有必要发展一种高效的且能够构建复杂DNA分子图形的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题即是提供一种高效的DNA分子的微/纳米图形的构建方法，其能够构建复杂的DNA分子图形。

本发明人经过诸多试验，惊奇地发现利用基底原子排布所起到的模板效应，并结合流体对基底上吸附物如DNA分子的扰动，可最终使吸附物的排布趋于有序化；换言之，吸附物的排布受到基底原子排布(晶格)的影响。具体来说，本发明在高序热解石墨(HOPG)基底上，通过液体的扰动成功地实现了DNA分子的规则排布，形成了规则的微/纳米图形。

因此，本发明通过下列技术方案来解决上述问题：一种DNA分子的微/纳米图形的构建方法，其包括将DNA分子分散吸附于高序热解石墨基底上，采用液体扰动使DNA分子规则排布成纳米和/或微米图形。

根据本发明，所说的“微/纳米图形”或“纳米和/或微米图形”是指单个图案的两维尺寸大小在50nm～800nm之间的图形。

较佳地，所述的DNA分子规则排布的方向与基底原子排布的方向相基本一致。

较佳地，所述的将DNA分子吸附于高序热解石墨基底上可以采用下列步骤：将浓度不超过20ng/μl的DNA分子溶液滴在高序热解石墨基底表面上，静置1～10分钟。由于DNA溶液浓度太浓，不易分散地吸附于基底上，而浓度太低，虽便于分散，但DNA分子太少，形成的图案也较少，所以本发明试验时DNA分子溶液浓度一般选在2～20ng/μl；更佳的是选用浓度为10ng/μl的DNA分子溶液，静置3～5分钟。

根据本发明，所述的液体扰动可以通过使滴有DNA分子溶液并静置后的基底水平旋转来实现。为更好地避免溶液中的其它成分沉积于基底，而夹杂于形成的DNA图案中，较佳地可先将静置后的DNA分子溶液(TE缓冲液，pH8.0)除去，再滴上不含杂质的水后使基底水平旋转。

根据本发明，所述的将溶液除去的方式可以采用吸耳球等产生气流的装置将DNA溶液吹掉、用洁净的可吸水物件如滤纸将DNA溶液吸掉，或者将基底置于离心机上快速旋转如2000转/分旋转5秒将液滴旋转出表面等。这些方式可使DNA分子很好地分散在高序热解石墨基底表面。

根据本发明，所述的使基底水平旋转进行液体扰动可以采用离心机将基底进行≥600转/分，优选600～1400转/分的旋转3～10分钟来实现。

在本发明上述操作过程中，也可以利用AFM随时观察形成的DNA图形，观察之前利用上述溶液除去的方式将基底上的液体除去，如果DNA图形不是很规则，上述的液体扰动步骤可反复进行直至所需的规则图形形成。

根据本发明，所述的DNA分子为双链。

本发明可以高效地构建复杂的DNA分子的微/纳米图案，操作手段简单，成本低廉；构成的DNA分子的纳米图案可以为设计基于DNA分子的纳米器件和纳米层次的可控反应提供良好的模板。

附图说明