[发明专利]一种框架核酸的电化学制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种框架核酸的电化学制备方法及其应用，包括：电化学装置的构建：电化学装置通过PDMS层与玻璃片层粘贴而成，包括：反应区和控制区，以银/氯化银为工作电极，以氧化铱为参比电极、铱为对电极；框架核酸的自组装：通过电化学策略构建形貌、生物化学性质可设计的框架核酸，提供所需的DNA单链，加入反应区，通过向工作电极施加一定的电位使反应区内发生水的氧化反应，溶液pH降低，发生DNA变性；通过向工作电极施加另一电位使反应区内发生水的还原反应，溶液pH升高，发生DNA复性，实现框架核酸的电化学自组装。本发明利用控制工作电极电位可快速精准调控溶液pH的特点，从而得到一系列尺寸及特定官能团修饰的框架核酸。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种框架核酸的电化学制备方法及其应用。

背景技术

DNA纳米技术利用具有精确结构DNA双螺旋和严格的Watson-Click碱基互补配对原则实现精确的二维和三维的静态或动态DNA纳米结构，在医学诊断和分子机器等领域具有广阔的应用前景。其中，DNA纳米结构的构建主要是利用DNA单链间的碱基互补原则，利用不同长度及序列的DNA单链间的结合能差异实现DNA纳米结构最稳定构型的获得。然而，在DNA单链中，由于一些非特异性的相互作用，往往会产生一些二级或三级结构(在动力学陷阱中)，因此DNA折纸组装往往需要借助加热或者其他手段打开 DNA可能存在的二级或三级结构，继而利用DNA间的碱基互补原则，实现DNA链的可控折叠、杂交与组装。

当前，实现DNA纳米结构的可控组装手段主要包含了热变性技术和非电离辐射(微波和太赫兹)技术等。其中，热变性技术是一种最为常见和成熟用于打开DNA自身或者不同DNA间非特异性相互作用的手段。通常在90℃条件下，DNA经历热变性的过程，二级结构(在动力学陷阱中)被打开，DNA单链恢复为初始松散状态，随后在降温过程中发生DNA复性，互补配对的DNA形成有序的双螺旋结构。其中，商用的聚合酶链反应(polymerase chainreaction,PCR)核酸扩增仪仪器可以实现对反应体系温度的精确控制，因此，被广泛用于DNA纳米结构的组装。但商用的PCR成本昂贵且可携带性差，因此限制了其在资源有限的情况下使用。此外，近年来有报道称，微波和太赫兹(Thz) 体系中的非电离辐射可以在没有任何序列修改的情况下实现DNA纳米结构的组装/解组装。然而，该体系并不适用于微型DNA纳米结构合成体系，且成本高昂。总的来说，目前可用于打开DNA中非特异性相互作用继而实现DNA纳米结构的可控组装的技术是有限的。