零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法

本发明涉及的是一种脱氧核糖核酸工程领域的技术，具体是一种零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法。

背景技术：

折纸dna是指利用dna分子的自组装和序列可编程性，通过设计dna链间杂交关系，可自组装形成二维或者三维的dna纳米结构，该技术折纸dna具有合成简易，化学反应位点多，结构稳定等特点。通过以其为模板材料能够进一步构建金属纳米结构和图案。但现有制备折纸dna复合材料的技术手段多采用贵金属离子(金离子、银离子等)或半导体材料(硅、二氧化硅等)与折纸dna复合，这类技术制备得到的复合材料生物相容性差，环境友好度低。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，利用石墨烯量子点(gqds)和折纸dna静电吸附作用，将石墨烯量子点包覆在折纸dna表面，实现石墨烯量子点附着在折纸dna结构表面，提高折纸dna的环境适应性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，通过分别配置折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液并将两者充分混合反应，然后将反应后的混合溶液浓缩透析以去除多余石墨烯量子点后即得所述复合材料。

所述的折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液的体积比为0.5:1～2:1。

所述的折纸dna分散液，通过将经调控得到的折纸dna置于含mg²⁺缓冲溶液分散得到，其浓度为0.1nm～1nm。

所述的石墨烯量子点水分散液，通过将横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点分散于去离子水中得到，其浓度为0.01mg/ml～1mg/ml。

所述的充分混合反应是指：在搅拌速度为120～360转/min的条件下搅拌10s～10min。

技术效果

本发明整体解决了现有技术只能通过金属离子或半导体材料对折纸dna进行改性的限制，以及重金属的引入增加了复合材料生物相容性、环境友好度低的缺陷。与现有技术相比，本发明采用毒性低、水分散性好、化学活性低和荧光性质稳定等优良物理化学特性的零维纳米材料--石墨烯量子点与折纸dna复合，赋予折纸dna相应的石墨烯量子点物理化学特性。

附图说明

图1为实施例1中制备得到的石墨烯量子点/方形折纸dna复合材料afm高度图像；

图2为实施例1中制备得到的石墨烯量子点/方形折纸dna复合材料afm相图。

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：配制含mg²⁺缓冲溶液的0.1nm方形折纸dna分散液；配置0.05mg/ml横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点水分散液；将上述方形折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液按体积比1：1混合，在搅拌速度为360转/min的条件下搅拌10s充分反应，将反应后混合溶液经30k超滤管浓缩，透析，去除多余石墨烯量子点后得到最终产物。

如图1，图2所示，石墨烯量子点/折纸dna复合材料有着颗粒状石墨烯量子点和方形折纸dna的双重形貌特征。

实施例2

本实施例包括以下步骤：配制含mg²⁺缓冲溶液的1nm方形折纸dna分散液；配置1mg/ml横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点水分散液；将上述方形折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液按体积比2：1混合，在搅拌速度为200转/min的条件下搅拌5min充分反应，将反应后混合溶液经30k超滤管浓缩，透析，去除多余的石墨烯量子点后得到最终产物。

实施例3

本实施例包括以下步骤：配制含mg²⁺缓冲溶液的0.5nm三角形折纸dna分散液；配置0.01mg/ml横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点水分散液；将上述方形折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液按体积比0.5：1混合，在搅拌速度为120转/min的条件下搅拌10min充分反应，将反应后混合溶液经30k超滤管浓缩，透析，去除多余石墨烯量子点后得到最终产物。

本发明采用毒性低、水分散性好、化学活性低和荧光性质稳定等优良物理化学特性的零维纳米材料--石墨烯量子点与折纸dna复合，赋予折纸dna相应的石墨烯量子点物理化学特性。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

技术特征：

1.一种零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，其特征在于，通过分别配置折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液并将两者充分混合反应，然后将反应后的混合溶液浓缩透析以去除多余石墨烯量子点后即得所述复合材料；

所述的折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液的体积比为0.5:1～2:1。

2.根据权利要求1所述的零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，其特征是，所述的折纸dna分散液，通过将经调控得到的折纸dna置于含mg²⁺缓冲溶液分散得到，其浓度为0.1nm～1nm。

3.根据权利要求1所述的零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，其特征是，所述的石墨烯量子点水分散液，通过将横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点分散于去离子水中得到，其浓度为0.01mg/ml～1mg/ml。

4.根据权利要求1所述的零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，其特征是，所述的充分混合反应是指：在搅拌速度为120～360转/min的条件下搅拌10s～10min。

5.根据权利要求1～4中任一所述的零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，其特征是，具体为以下任意一种方式实现：

①配制含mg²⁺缓冲溶液的0.1nm方形折纸dna分散液；配置0.05mg/ml横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点水分散液；将上述方形折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液按体积比1：1混合，在搅拌速度为360转/min的条件下搅拌10s充分反应，将反应后混合溶液经30k超滤管浓缩，透析，去除多余石墨烯量子点后得到最终产物；

②配制含mg²⁺缓冲溶液的1nm方形折纸dna分散液；配置1mg/ml横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点水分散液；将上述方形折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液按体积比2：1混合，在搅拌速度为200转/min的条件下搅拌5min充分反应，将反应后混合溶液经30k超滤管浓缩，透析，去除多余的石墨烯量子点后得到最终产物；

③配制含mg²⁺缓冲溶液的0.5nm三角形折纸dna分散液；配置0.01mg/ml横向尺寸小于40nm的石墨烯量子点水分散液；将上述方形折纸dna分散液和石墨烯量子点水分散液按体积比0.5：1混合，在搅拌速度为120转/min的条件下搅拌10min充分反应，将反应后混合溶液经30k超滤管浓缩，透析，去除多余石墨烯量子点后得到最终产物。

技术总结
一种零维纳米碳材料/折纸结构脱氧核糖核酸复合材料的制备方法，通过分别配置折纸DNA分散液和石墨烯量子点水分散液并将两者充分混合反应，然后将反应后的混合溶液浓缩透析以去除多余石墨烯量子点后即得所述复合材料。本发明利用石墨烯量子点(GQDs)和折纸DNA静电吸附作用，将石墨烯量子点包覆在折纸DNA表面，实现石墨烯量子点附着在折纸DNA结构表面，提高折纸DNA的环境适应性。

技术研发人员：沈文卓;郭守武;韩达;赵雨萌;张佳利;钟民
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2021.04.06
技术公布日：2021.07.30