[发明专利]一种单个核-卫星组装体表面增强拉曼分子尺及其应用

说明书

本发明公开了一种单个核‑卫星组装体表面增强拉曼(SERS)分子尺及其在检测单个四面体DNA构型变化中的应用。所述分子尺包括核金纳米颗粒、四面体DNA和卫星金纳米颗粒，所述卫星金纳米颗粒通过一个四面体DNA与核金纳米颗粒连接。在Hg²⁺驱动下，四面体DNA构型发生变化，核纳米金与卫星纳米金之间的间距减小，等离子体激元耦合作用增强，使得核‑卫星纳米组装体的SERS强度大大增加；这一过程可以通过DFM与拉曼光谱联用装置实时观测，单个核‑卫星组装体的SERS光谱的强度上表现出阶梯状的升高，实现在单分子水平对四面体DNA构型变化的实时监测。

技术领域

本发明属于单分子检测技术领域，具体涉及一种单个核-卫星组装体表面增强拉曼(SERS)分子尺及其在检测单个四面体DNA构型变化中的应用。

背景技术

DNA适配体是一种基于特定目标分子驱动结构变化的DNA，具有强大的生物学应用功能。在单分子水平实时追踪单个DNA适配体构型变化，有助于更好地理解DNA适配体反应机制和动力学机制，对研究分子生物学、生物化学及医学都有很大的帮助。单分子技术目前常用的方法包括表面增强拉曼（SERS）光谱和荧光光谱。特别是SERS光谱由于具有灵敏度高和“指纹”信息丰富等优点，在单分子检测中得到了广泛应用。但SERS光谱技术很少能实时监测单分子构象的变化，它的随机时间波动和热点区域拉曼探针分子的布朗动力学导致了SERS强度的波动，使得检测更加复杂。虽然使用针尖增强拉曼光谱（TERS）方法可避免这些缺陷，但TERS技术也有其缺点，例如，TERS金属针尖在扫描测试过程中很容易断裂。另外，TERS设备价格也十分昂贵。为了解决这些问题，急需设计一种低成本、可靠的方法。

利用暗场显微镜（DFM）与拉曼光谱技术相结合可实时跟踪单个等离子体纳米颗粒的SERS光谱信息。利用随时间变化的SERS光谱，可将DFM和拉曼光谱结合起来，实时对相邻两个等离体之间距离变化的实时监测，从而使连续变化得等离子体之间的距离转化成为一系列SERS信号的响应，从而为设计出色的SERS分子尺提供了新的可能性。在一定间距离范围内，电磁耦合作用与距离符合简单的指数关系，利用这一关系能够构建分子尺探针，为单分子水平研究生物分子的构象变化提供了一种有效手段。

发明内容

针对现有SERS单分子技术的缺陷，本发明提供了一种单个核-卫星组装体表面增强拉曼(SERS)分子尺及其在检测单个四面体DNA构型变化中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种单个核-卫星组装体表面增强拉曼分子尺，包括核金纳米颗粒、四面体DNA和卫星金纳米颗粒，所述卫星金纳米颗粒通过一个四面体DNA与核金纳米颗粒相连接；

所述四面体DNA底面的三个顶点与核金纳米颗粒连接，四面体DNA的第四个顶点与卫星金纳米颗粒连接，第四个顶点与底面三个顶点之间的三条棱中任意一条为单链，四面体DNA的其余五条棱为双链；

所述四面体DNA的单链为含有Hg²⁺适配体的单链DNA。

进一步地，所述分子尺包括至少8个四面体DNA和至少8个卫星金纳米颗粒。

进一步地，所述核金纳米颗粒的粒径为80-150 nm，所述卫星金纳米颗粒的粒径为20-30 nm。

更进一步地，所述核金纳米颗粒的粒径为100nm，所述卫星金纳米颗粒的粒径为20nm。

进一步地，所述四面体DNA底面的三个顶点通过共价键与核金纳米颗粒连接，四面体DNA的第四个顶点通过共价键与卫星金纳米颗粒连接。

上述单个核-卫星组装体表面增强拉曼分子尺的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，分别制备核金纳米颗粒、四面体DNA和卫星金纳米颗粒；

步骤2，在核金纳米颗粒表面修饰四面体DNA；