[发明专利]一种利用DNA折纸与DNA瓦片引导纳米粒子超晶格的方法

说明书

本发明公开了一种利用DNA折纸与DNA瓦片引导纳米粒子超晶格的方法，包括如下步骤：（1）DNA折纸八面体的合成；（2）DNA瓦片结构的合成；（3）三维晶体纳米粒子超晶格的合成。本发明的DNA折纸单元来构建三维晶体，并通过将折纸单元之间的单链替换成不同的DNA瓦片结构来灵活调节DNA折纸单元之间的距离，并提高三维软晶体的刚性与抗压性。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种利用DNA折纸与DNA瓦片引导纳米粒子超晶格的方法。

背景技术

已有文献报道利用DNA折纸框架来直接形成三维晶体，例如在2020年，Oleg Gang组在Nature Materials报道了一种利用DNA折纸八面体来引导三维晶体的形成。他们将折纸八面体看作一个基本单位，通过每个顶点伸出的单链DNA杂交彼此结合，构建严格的三维阵列，从而实现折纸框架三维晶体的形成。

（文献：Ordered three-dimensional nanomaterials using DNA-prescribedand valence-controlled material voxels | pages789–796(2020) | NatureMaterials ）

DNA折纸单元是通过顶点伸出的单链DNA之间彼此杂交互补相互连接的，单链之中除了相互互补的序列，还包括调整折纸单元距离的poly T序列，相邻DNA折纸单元之间的单链占主导的间隔区域极大地限制了DNA折纸间距的调节，并导致软晶体易受环境影响。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种新的方法来引导DNA折纸单元来构建三维晶体，并通过将折纸单元之间的单链替换成不同的DNA瓦片结构来灵活调节DNA折纸单元之间的距离，并提高三维软晶体的刚性与抗压性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：本发明的一种利用DNA折纸与DNA瓦片引导纳米粒子超晶格的方法，包括如下步骤：

（1）DNA折纸八面体的合成：通过在包含1mM EDTA，12.5mM乙酸镁的缓冲液中混合10nM M13mp18 scafold DNA和单链DNA，并将混合溶液通过从90℃冷却到室温超过20小时缓慢退火，来折叠DNA折纸八面体框架；

（2）DNA瓦片结构的合成：通过在0.3 M PBS缓冲液中混合等摩尔比的互补ssDNA，在两天内将混合物从95℃冷却至室温；合成DNA瓦片结构；

（3）三维晶体纳米粒子超晶格的合成：将如上所述制备的DNA折纸八面体与过量的ssDNA-官能化的金纳米粒子和DNA瓦片结构在含有12.5 mM乙酸镁的1x TAE缓冲液中混合；然后将混合物以-0.2℃/ h到-0.4℃/ h的梯度从50℃孵育至20℃，进行两到三个循环。

进一步地，所述的DNA折纸为折纸八面体，折纸四面体或折纸立方体；所述的DNA瓦片为DNA双链，DNA棒，DNA三臂结，DNA四臂结或DNA张拉三角。

进一步地，在步骤（1）中，所述的M13mp18 scafold DNA与单链DNA的摩尔比为1：10-1：20。

更进一步地，在步骤（2）中，所述的PBS缓冲液中含有0.3 M NaCl，10 mM磷酸盐。

进一步地，在步骤（2）中，所述的DNA瓦片结构为双链DNA。

进一步地，在步骤（3）中，所述的DNA折纸八面体的浓度为10 nM，体积为100μL，无需进一步纯化。

有益效果：本发明的DNA折纸单元来构建三维晶体，并通过将折纸单元之间的单链替换成不同的DNA瓦片结构来灵活调节DNA折纸单元之间的距离，并提高三维软晶体的刚性与抗压性。