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。

按照研究之初的计划，我们已经基本完成了圆形和管状DNA折纸结构的设计和搭建。最初，我们考虑将两个分子整合成半圆形结构的设计，但即使经过多次设计更改，我们也无法消除整体变形，因此，我们创建了一种以螺旋形状聚合的结构无法阻止的形成。因此，我们改变了方法，决定自组装一个大约120°形状的三分子结构。设计了一种新的管状结构，并订购了所需的短纤维。利用这一点，他们在标准退火条件下形成了DNA折纸，并利用原子力显微镜成功观察到了大量直径为100 nm的环形结构。在优化设计中，几乎没有形成螺旋聚合副产物。另一方面，观察到环状结构的一些圆柱二聚化，但预计这可以通过使用琼脂糖凝胶电泳纯化而毫无问题地去除。成功构建环形结构后，他们还开始在结构内部形成的空隙内构建化学镀系统。具体而言，将单链DNA延伸至面向空隙的主链，并将硫原子引入互补DNA链。对于该方法，除了使用硫醇修饰DNA的一般方法外，我们还采购了必要的化学修饰DNA来研究是否可以使用硫代磷酸酯。此外，为了形成将在下一财年研究的[2]链烷结构，我们几乎完成了键合部分的设计，以将单体单元二聚成x形缠结。