修饰dna与石墨烯相结合的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种将修饰DNA与石墨烯量子点通过沟槽结合的新方法，属于生物领 域。
【背景技术】
[0002] 石墨烯作为一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜 的单层片状结构的新型材料，由于其本身具有的独特的理化性质，自发现以来一直是人们 研究的热点。近年来，随着对石墨烯结构及其性质的深入研究，也涌现出很多种石墨烯复合 结构，如氧化钛/氧化石墨烯复合结构、四氧化三铁磁性纳米粒子/氧化石墨烯复合材料， 二氧化硅/氧化石墨烯复合结构等，但是使用的与石墨烯结合的物质仍以无机材料为主， 对于利用石墨烯量子点（GQDs)与DNA相互结合的方法一直未见报道。本发明主要是利用 GQDs的碳六圆环结构与DNA中碱基的结构具有的相似性，将设计的双链DNA中缺失一个碱 基，使GQDs嵌入双链DNA中，替代了缺失的碱基，从而产生DNA-abase-GQDs的复合结构。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在设计一种将修饰DNA与石墨烯量子点通过沟槽结合的新方法。
[0004] 修饰DNA与石墨烯相结合的方法，其特征在于，步骤如下：
[0005] 1)、EDC溶液的配制：将乙基-(3-二甲基丙基）碳二亚胺盐酸盐粉末溶于二次水 中，用二次水稀释得〇· lmol/L EDC溶液；
[0006] 2)、NHS溶液的配制：将N-羟基琥珀酰亚胺粉末溶于二次水中，用二次水稀释得 0· lmol/L NHS 溶液；
[0007] 3)、PBS的配制：取(λ 2328g十二水合磷酸氢二钠，(λ 0897g二水合磷酸二氢钠， 0. 58g氯化钠于250ml容量瓶中，用二次水稀释得5mMPBS缓冲溶液；
[0008] 4)、双链DNA溶液的配置：首先将6条不同序列的单链DNA粉末在离心机中于 6000rpm下离心5min，其中ssDNA-2在5'端由氨基修饰，再用5mM PBS分别稀释得到 50mMssDNA溶液，将互补的ssDNA溶液等体积混合并同氮气除氧，之后将混合好的溶液于 90度下水浴加热5min，最后冷却至室温生成三种不同结构的双链DNA溶液，其中ssDNA-1、 ssDNA-2、 ssDNA-3 合成的 dsDNA_NH2， ssDNA-1、 ssDNA-4、 ssDNA-5 合成 dsDNA-abase， ssDNA-l、ssDNA-6合成dsDNA-WM，其中dsDNA-NH2S 60bp的第26个碱基对上修饰了順2的 双链DNA，dsDNA-abase为60bp的第26个碱基对上缺失了一个碱基的双链DNA，dsDNA-WM 为60bp的完全互补的双链DNA ;
[0009] 5)、石墨稀量子点ester溶液的配置：将100 μ llmg/ml的粒径小于10nm的石墨稀 量子点原液中加入10 μ 1 EDC和5 μ 1 NHS，并将混合溶液于室温下放置lh，使石墨烯量子 点表面的羧基充分活化；
[0010] 6)、取10 μ 1已处理完毕的石墨烯量子点加到200 μ ldsDNA-NH2溶液中，并于摇床 在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-NH2-GQDs复合物；
[0011] 7)、取10 μ 1 lmg/ml的石墨稀量子点原液加到200 μ IdsDNA-abase溶液中，并于 摇床在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-abase-GQDs复合物；
[0012] 8)、取10 μ 1 lmg/ml的石墨烯量子点原液加到200 μ ldsDNA-WM溶液中，并于摇床 在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-WM-GQDs复合物。
[0013] 本设计的技术方案其特征在于，利用GQDs的碳六圆环结构与DNA中碱基的结构具 有的相似性，将设计的双链DNA中缺失一个碱基，使GQDs插入双链DNA中，替代了缺失的碱 基，从而产生DNA-abase-GQDs的复合结构。
[0014] 本发明的优点在于，产生的DNA-abase-GQDs复合结构与DNA-NH2_GQDs复合结构 及DNA-WM-GQDs复合结构相比，其具有良好的区分性，能够有效的用于研究DNA与石墨烯量 子点或其他类似物质的相互作用。而且该生物纳米材料的合成方法也具有制作流程简单， 制作成本低，便于研究及实际中的使用。
【附图说明】
[0015] 图1为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6所制备DNA与 GQDs复合结构的丙烯酰胺凝胶电泳图；
[0016] 条带a对应实施例2、条带b对应实施例1、条带c对应实施例4、条带d对应实施 例3、条带e对应实施例6、条带f对应实施例5 ;
[0017] 图2为实施例1所制备的dsDNA-NH2-GQDs复合物的结构图；
[0018] 图3为实施例3所制备的dsDNA-abase-GQDs复合物的结构图；
[0019] 图4为实施例5所制备的dsDNA-WM-GQDs复合物的结构图；
【具体实施方式】
[0020] 以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的说明。
[0021] 实施例1 :
[0022] 1)、EDC溶液的配制：将乙基-(3-二甲基丙基）碳二亚胺盐酸盐粉末溶于二次水 中，用二次水稀释得〇· lmol/L EDC溶液；
[0023] 2)、NHS溶液的配制：将N-羟基琥珀酰亚胺粉末溶于二次水中，用二次水稀释得 0· lmol/L NHS 溶液；
[0024] 3)、PBS的配制：取0· 2328g十二水合磷酸氢二钠，0· 0897g二水合磷酸二氢钠， 0. 58g氯化钠于250ml容量瓶中，用二次水稀释得5mMPBS缓冲溶液；
[0025] 4) 5*TBE 储备液的配置：取 54gTris 碱，27. 5g 硼酸，20ml 0· 5mol/L EDTA(pH8. 0) 于1L容量瓶中用二次水稀释得5*TBE储备液；
[0026] 5) 10% APS的配置：取0. lg的过硫酸铵，用二次水稀释到1ml，得到10% APS ;
[0027] 6):丙烯酰胺凝胶的配置：取16. 7ml 30 %的丙烯酰胺溶液，3. 2ml二次水， 5. 0ml5*TBE缓冲溶液，混合搅拌均勾，然后依次滴加16ul的TEMED和180ul 10 % APS，将混 合液倒入制胶器中，30min后溶液凝固形成丙烯酰胺凝胶；
[0028] 7)、双链DNA溶液的配置：首先将6条不同序列的单链DNA粉末在离心机中于 6000rpm下离心5min，其中ssDNA-2在5'端由氨基修饰，再用5mM PBS分别稀释得到50mM ssDNA溶液，将互补的ssDNA溶液等体积混合并同氮气除氧，之后将混合好的溶液于90 度下水浴加热5min，最后冷却至室温生成三种不同结构的双链DNA溶液，其中ssDNA-1、 ssDNA-2、 ssDNA-3 合成的 dsDNA_NH2， ssDNA-1、 ssDNA-4、 ssDNA-5 合成 dsDNA-abase， ssDNA-l、ssDNA-6合成dsDNA-WM，其中dsDNA-NH2S 60bp的第26个碱基对上修饰了順2的 双链DNA，其DNA序列见表1中序列dsDNA-NH2, dsDNA-abase为60bp的第26个碱基对上缺 失了一个喊基的双链DNA，其DNA序列见表1中序列dsDNA-abase，dsDNA-ffM为60bp的完 全互补的双链DNA，其DNA序列见表1中序列dsDNA-WM ;
[0029] 8)、石墨稀量子点ester溶液的配置：将100ullmg/ml的粒径小于10nm的石墨稀 量子点原液中加入l〇ul EDC和5ul NHS，并将混合溶液于室温下放置lh，使石墨烯量子点 表面的羧基充分活化；
[0030] 9)、取10ul已处理完毕的石墨烯量子点加到200uldsDNA-NH2溶液中，并于摇床在 37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-NH2-GQDs复合物；
[0031] 10)、将dsDNA-NH2-GQDs复合物放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下 跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带b。
[0032] 实施例2 :
[0033] 步骤1)到7)同实施例1。
[0034] 8)、将(1如嫩-順2放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得 的电泳条带见图1中条带a。
[0035] 实施例3 :
[0036] 步骤1)到7)同实施例1。
[0037] 8)、取10ul的石墨烯量子点加到200uldSDNA-abase溶液中，并于摇床在37度的 条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-abase-GQDs复合物；
[0038] 9)、将dsDNA-abase-GQDs复合物放入丙稀酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下 跑胶3h。所得的电泳条带见图1中条带d。
[0039] 实施例4 :
[0040] 步骤1)到7)同实施例1。
[0041] 8)、将dsDNA-abase放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所 得的电泳条带见图1中条带c。
[0042] 实施例5 :
[0043] 步骤1)到7)同实施例1。
[0044] 8)、取10ul的石墨烯量子点加到200uldsDNA-WM溶液中，并于摇床在37度的条件 下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-WM-GQDs复合物；
[0045] 9)、将dsDNA-WM-GQDs复合物放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑 胶3h。所得的电泳条带见图1中条带f。
[0046] 实施例6 :
[0047] 步骤1)到7)同实施例1。
[0048] 9)、将dsDNA-WM放入丙烯酰胺凝胶的点样孔中，于110V的条件下跑胶3h。所得的 电泳条带见图1中条带e。
[0049] 表1为实施例1所制备的dsDNA-NH2、dsDNA-abase、dsDNA-WM三种不同修饰状态 的双链DNA的序列结构。
【主权项】
1.修饰DNA与石墨稀相结合的方法，其特征在于，步骤如下： 1) 、EDC溶液的配制：将乙基-(3-二甲基丙基）碳二亚胺盐酸盐粉末溶于二次水中，用 二次水稀释得〇·lmol/LEDC溶液； 2) 、NHS溶液的配制：将N-羟基琥珀酰亚胺粉末溶于二次水中，用二次水稀释得 0·lmol/LNHS溶液； 3) 、PBS的配制：取0. 2328g十二水合磷酸氢二钠，0. 0897g二水合磷酸二氢钠，0. 58g 氯化钠于250ml容量瓶中，用二次水稀释得5mMPBS缓冲溶液； 4)、双链DNA溶液的配置：首先将6条不同序列的单链DNA粉末在离心机中于6000rpm 下离心5min，其中ssDNA-2在5'端由氨基修饰，再用5mMPBS分别稀释得到50mMssDNA 溶液，将互补的ssDNA溶液等体积混合并同氮气除氧，之后将混合好的溶液于90度下水浴 加热5min，最后冷却至室温生成三种不同结构的双链DNA溶液，其中ssDNA-1、ssDNA-2、 ssDNA-3合成的dsDNA_NH2，ssDNA-1、ssDNA-4、ssDNA-5合成dsDNA-abase，ssDNA-1、 ssDNA-6合成dsDNA-WM，其中dsDNA-NH2S60bp的第26个碱基对上修饰了NH2的双链DNA， dsDNA-abase为60bp的第26个喊基对上缺失了一个喊基的双链DNA，dsDNA-WM为60bp的 完全互补的双链DNA; 5) 、石墨稀量子点ester溶液的配置：将100μllmg/ml的粒径小于10nm的石墨稀量子 点原液中加入10μ1EDC和5μ1NHS，并将混合溶液于室温下放置lh，使石墨烯量子点表 面的羧基充分活化； 6)、取10μ1lmg/ml的石墨稀量子点原液加到200μIdsDNA-abase溶液中，并于摇床 在37度的条件下以300rpm的速度震荡2小时，此时形成dsDNA-abase-GQDs复合物。
【专利摘要】修饰DNA与石墨烯相结合的方法，将修饰DNA与石墨烯量子点通过沟槽结合的新方法，属于生物领域。其特征在于，利用GQDs的碳六圆环与DNA中碱基结构具有的相似性，将设计的双链DNA中缺失一个碱基，使GQDs插入双链DNA中，替代了缺失的碱基，从而产生DNA-abase-GQDs的复合结构。本发明产生的DNA-abase-GQDs复合结构与DNA-NH2-GQDs复合结构及DNA-WM-GQDs复合结构相比，其具有良好的区分性，能够有效的用于研究DNA与石墨烯量子点或其他类似物质的相互作用。而且该生物纳米材料的合成方法也具有制作流程简单，制作成本低，便于研究及实际中的使用。
【IPC分类】G01N27/447
【公开号】CN105353020
【申请号】CN201510884786
【发明人】鲁理平, 郭林青
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月6日