Flughandbuch Bilder der thioctic Säure-überzogenen Goldnanoparticles springen zu verbundener DNA auf einem Glimmersubstrat.
Fig. 1: Typische Produkte der Reaktion zwischen DNA und Goldpartikeln.
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Flughandbuch Bilder der thioctic Säure-überzogenen Goldnanoparticles springen zu verbundener DNA auf einem Glimmersubstrat. Fig. 1: Typische Produkte der Reaktion zwischen DNA und Goldpartikeln. |
Die Fähigkeit, nanoparticles in Reihen, in Netze und in Stromkreise in einer exakten und kontrollierten Weise zusammenzubauen ist zur Herstellung einer Vielzahl von nanodevices Schlüssel. Netze von Nanometer-sortierten Metall- oder Halbleiterinseln, oder Menge punktiert, kann eine Vielzahl der Quantenphänomene, mit Anwendungen in den optischen Vorrichtungen ausstellen, der Nanometer-sortierten Sensoren, der vorgerückten Computerarchitektur, der ultra dichten Gedächtnisse und der Menge-Informationen Wissenschaft und der Technologie. Die Herausforderung ist, daß Herstellung mit nanoscale Präzision der nanoparticle Reihen in einer Zeit und in einer kosteneffektiven Weise eine beeindruckende Aufgabe bleibt. Interesse am Konzept der Selbst-zusammengebauten nanostructures führte zu die Idee des Verwendens von von DNA als Gestell oder Schablone für den programmierten Zusammenbau der nanoscale Reihen. DNA kann mit Funktionsgruppen an vorbestimmten Aufstellungsorten geändert werden, um das Zubehör anderer Moleküle in einer spezifischen Weise zuzulassen. Wir haben eine neue Annäherung für verbindliche nanoparticles zu DNA entworfen und demonstriert. Functionalized nanoparticles werden kovalent zu den internen, chemisch geänderten Unterseiten auf double-stranded DNA ohne das Vorhandensein des Entstabilisierens "einkerbt" entlang dem DNA Rückgrat gesprungen. Zusätzlich berichten wir über eine Annäherung für das Thiolating ein Ende des DNA/nanoparticle Produktes und die Befestigung es zu einer Goldoberfläche. Die Fähigkeit, eine oder beide Enden des DNA/gold Komplexes, nach Erzeugung des gewünschten Musters, zu örtlich festgelegten Kontakten oder zu Elektroden anzubringen ist für nanodevices Herstellung notwendig.
Fig. 2: Nahaufnahme der DNA Grenze zu den Goldpartikeln. |
DNA Oligonucleotides waren mit Amino-geänderten Unterseiten für Zubehör zur karboxylhaltigen Säure functionalized Goldpartikel entworfen. Zwei double-stranded DNA Reihenfolgen wurden für verbindliche nanoparticles verwendet. Reihenfolge 1 DNA war 22 niedrige Paare, die mit zwei verbindlichen Aufstellungsorten für Gold pro DNA Molekül lang sind. Die Trennung zwischen Goldverbindlichen Aufstellungsorten war 3.7 nm. Reihenfolge 2 DNA war 30 niedrige lange Paare, hatte einen Goldverbindlichen Aufstellungsort pro DNA Molekül und, nach Verbindung, eine nm Trennung 10.5 zwischen verbindlichen Aufstellungsorten. Für Flughandbuch Belichtung wurde die DNA verbunden, um längere Moleküle zu produzieren, die zum Bild einfacher sein würden. Goldnanoparticles mit zwei unterschiedlichen isolierenden Schichten wurden geprüft. Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1.5 nm wurden mit einer mercaptosuccinic sauren Schicht synthetisiert, und Partikel ungefähr 2.5 nm in der Größe wurden mit thioctic Säure beschichtet, die jeder Partikel mehrfache reagierende Karboxyl- Gruppen auf seiner Oberfläche hat. Um die Wahrscheinlichkeit für einen Partikel, der auf viele Aminogruppen auf der DNA zu verringern bindet, wurde Methylamin benutzt um einige der Karboxyl- Gruppen auf dem Gold zu blockieren. Methylamin wurde zu diesem Zweck wegen seiner kleinen Größe und Ähnlichkeit zur Seitenkette des Methylens gewählt, welche die Aminogruppe auf der DNA enthält. Die Reaktion zwischen der Aminogruppe auf der DNA und der Karboxyl- Gruppe auf dem Goldpartikel wurde mit einer chemischen Standardmethode für das Verbinden der Karboxyl- Gruppen zu den Aminogruppen erleichtert. Analyse der Produkte durch Gelelektrophorese und Atomkraftmikroskopie (Flughandbuch) zeigte die Goldpartikel, die zur DNA gesprungen wurden. Zusätzlich liefern Absorption Spektren der Goldnanoparticles in Anwesenheit DNA Beweis des Bindens. Diese Technik adressiert eine grundlegende Notwendigkeit zusammenzubauen Nanometer-einstufen Gegenstände in einer programmierbaren Weise und auf eine parallele Art und Weise, von der Unterseite oben.
Forschung durch K. A. Stevenson, G. Muralidharan, L. Maya, J. C. Wells, J. Barhen und T.G. Thundat, Mitte für Technik-Wissenschaft vorgerückte Forschung, ORNL; für Details sehen Sie "kovalentes Attachement des Goldes Nanoparticles zu den DNA Schablonen", J. Nanosci. Nanotech (eingereicht, 2002).
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