一种界面处DNA形貌随温度变化的检测方法与流程

本发明基于环境可控的扫描探针显微镜，公开了一种在界面处DNA形貌随温度变化的检测方法。具体涉及了DNA三角形折纸结构在温度从室温变为90℃的过程中，观察其形貌变化的方法。本发明属于纳米检测领域。

背景技术：

环境可控扫描探针显微镜能够在变温真空条件下实现样品表面纳米结构的原位测量，为研究不同温度气氛下的结构变化提供了重要的条件。因为其可以在自然状态下对生物分子进行纳米水平的直接成像，分别率高，获得高清的形貌特征，因此成为目前研究生物分子结构和功能的重要研究手段。

DNA折纸结构的组成为一根很长的DNA单链和很多短的DNA单链。每一条短链都看成是几小段，分别与那一根长链的某个部位互补。当把长链和短链按照一样的比例置于溶液之中再复性，每一条短链就会像订书钉似的把长链的几个部位拉到一起，于是这个长链的构型就发生了变化。如果对每一条短链所配对的位置都有针对性地设计，最终这条长链就会被折叠而成为一个设定的图形，成为DNA折纸结构。

DNA折纸结构由于其结构精确可控，易于修饰，具备良好的生物相容性，而受到了广泛的关注。近年来研究发现DNA双螺旋具有导电性，pH响应性等特殊性质，从而为其生物芯片以及纳米器件的研发方面开辟了新的可能。因此，研究DNA结构在界面处的物理性质就成为众多研究的基础。

本发明基于环境可控的扫描探针显微镜，公开了一种在界面处DNA形貌随温度变化的检测方法。具体涉及了DNA三角形折纸结构在真空条件下，温度变化过程中，观察其形貌变化的方法。这一方法同样可应用于蛋白质、核酸以及其他生化分子的观察。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提供一种在界面处DNA形貌随温度变化的检测方法。

一种界面处DNA形貌随温度变化的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）DNA三角形折纸结构的合成

将订书钉链等量地溶解到MilliQ水中，使每条链的最终浓度为200nM，将M13mp18 单链DNA，100nM，与混好的订书钉短链，200nM，以摩尔浓度比1：10的比例混合在1×TAE-Mg²⁺溶液中，三羟甲基氨基甲烷（Tris）, 40mM；醋酸, 20Mm；乙二胺四乙酸（EDTA）， 2 Mm；醋酸镁, 12.5mM；pH 8.0，其中M13mp18 单链DNA的最终浓度为5 nM，短链最终浓度为50nM；将混好的溶液放入PCR仪中, 设定反应程度95℃持续3分钟，然后缓慢降温至4℃，降温速率为0.2℃/10s；

（2）环境可控的扫描探针显微镜观察

将云母片固定在铁片上，将制备好的三角形折纸溶液用1xTAE-Mg²⁺缓冲液稀释10倍，滴3-5μl于新解离的云母片上，静置10min， 用MilliQ水清洗三次，氮气吹干，将样品置于环境可控扫描探针显微镜内，观察室温下的形貌，将温度依次设定至不同温度，分别稳定10min，观察形貌。

所述订书钉单链DNA的核苷酸序列为2010年2月17日发表在J. AM. CHEM.SOC.第132卷，第3248-3249页的题为Gold nanoparticle self-similar chain structure organized by DNA origami的论文的Supporting online information中的S11-S16页所记载的从A01至Loop的DNA序列。

所用环境可控扫描探针显微镜为日本精工，型号为Nanonavi E-Sweep，所述成像模式为气象“轻敲”模式。

本发明的优点在于：本发明提出了一种检测DNA在界面处随温度变化发生的形貌变化的方法；基于原子力显微镜的该方法简单易操作，形貌直观可见；本方法适用于多种物质的界面处随温度变化的形貌观察。

附图说明

图1为DNA三角形结构在24℃时扫描探针显微镜形貌图；

图2为DNA三角形结构在40℃时扫描探针显微镜形貌图；

图3为DNA三角形结构在60℃时扫描探针显微镜形貌图；

图4为DNA四边形结构在90℃时扫描探针显微镜形貌图。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。

实施例1

24℃时环境可控的扫描探针显微镜观察

将云母片固定在铁片上。将制备好的DNA三角形折纸溶液用1xTAE-Mg²⁺缓冲液稀释10倍，滴3-5μl于新解离的云母片上，静置10min， 用MilliQ水清洗三次，氮气吹干。将样品置于环境可控扫描探针显微镜内， 温度设定为24℃，稳定10min，观察形貌。

实施例2

40℃时环境可控的扫描探针显微镜观察

将云母片固定在铁片上。将制备好的DNA三角形折纸溶液用1xTAE-Mg²⁺缓冲液稀释10倍，滴3-5μl于新解离的云母片上，静置10min， 用MilliQ水清洗三次，氮气吹干。将样品置于环境可控扫描探针显微镜内， 温度设定为40℃，稳定10min，观察形貌。

实施例3

60℃时环境可控的扫描探针显微镜观察

将云母片固定在铁片上。将制备好的DNA三角形折纸溶液用1xTAE-Mg²⁺缓冲液稀释10倍，滴3-5μl于新解离的云母片上，静置10min， 用MilliQ水清洗三次，氮气吹干。将样品置于环境可控扫描探针显微镜内， 温度设定为60℃，稳定10min，观察形貌。

实施例4

90℃时环境可控的扫描探针显微镜观察

将云母片固定在铁片上。将制备好的DNA三角形折纸溶液用1xTAE-Mg²⁺缓冲液稀释10倍，滴3-5μl于新解离的云母片上，静置10min， 用MilliQ水清洗三次，氮气吹干。将样品置于环境可控扫描探针显微镜内， 温度设定为90℃，稳定10min，观察形貌。