Fabrication of Gold Nanorings-based Functional Nanostructures by virtue of DNA Nanotechnology

利用 DNA 纳米技术制备金纳米环基功能纳米结构

基本信息

批准号：
22KF0356
负责人：
葛谷明紀
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0356/
关键词：
DNAオリガミ

项目摘要

研究開始時の計画に従い、環状かつチューブ状のDNAオリガミ構造体の設計と構築をほぼ完了した。当初は半円形の構造体を２分子集積化する設計を検討していたが、複数回の設計変更を経ても全体的な歪みを解消しきることができず、結果としてらせん状に重合した構造体の形成を抑えることができなかった。そこで方針を変更し、およそ120°の形状をもつ３分子の構造体を自己集合させることとした。チューブ状構造体を新たに設計し、必要なステープル鎖を注文した。これを用いて、一般的なアニーリング条件でDNAオリガミを形成させた結果、直径100 nmの環状構造体を原子間力顕微鏡で多数観察することに成功した。最適化した設計では、らせん状に高分子化した副生成物はほとんど形成されなかった。一方で、環状構造体が筒状に二量化したものが一部に観察されたが、アガロースゲル電気泳動で精製するなどの手法で問題なく除去できると予想している。環状構造体の構築を達成したため、さらに構造体の内側に形成させておいた空隙内で無電解めっきを行う系の構築にも着手した。具体的には、空隙に面したステープル鎖に一本鎖DNAを延長し、これと相補的なDNA鎖に硫黄原子を導入する。この方法としては、チオール修飾したDNAを用いる一般的な手法に加えて、ホスホロチオエートが活用できないかも検討するため、必要な化学修飾DNAを調達した。また次年度以降に検討する[2]カテナン構造体を形成させるため、モノマーユニットがx字型に絡み合ったかたちで二量化させるための結合部に関しても、その設計をほぼ完了した。

根据研究开始时的计划，圆形和管状DNA折纸结构的设计和构造几乎是完整的。最初，该设计是将两个分子掺入半圆形结构中，但是即使经过多次设计变化，总体失真也无法完全解析，因此，以螺旋形状聚合的结构的形成也无法抑制。因此，该策略被更改为自组成的三个结构分子，形状约为120°。设计了一个新的管状结构，并订购了所需的主食链。使用此情况，在典型的退火条件下形成了DNA折纸，因此，在原子力显微镜下观察到许多直径为100 nm的圆形结构。通过优化的设计，很少形成螺旋聚合的副产品。另一方面，已经观察到某些环形结构在二聚体形状中，但预计可以通过琼脂糖凝胶电泳纯化而不会出现任何问题而不会出现它们。由于已经实现了环形结构的构建，因此我们还开始构建一个系统，在该系统中，在结构内形成的空隙中进行电镀板。具体而言，将单链DNA扩展到面向空隙的主食链中，并将硫原子引入与此互补的DNA链中。作为一种方法，除了使用硫醇修饰的DNA的一般方法外，还采购了必要的化学修饰DNA来研究是否无法利用磷酸盐。此外，以X形方式交织单体单元以形成二聚体的二聚体的设计，以形成明年及以后的链烷结构，几乎已经完成。