JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chimie

DNA origami-gemedieerde substraat nano-Atterning van anorganische structuren voor sensing toepassingen

Published: September 27, 2019
doi:
10.3791/60313
, , , , , ,
1Biohybrid Materials, Department of Bioproducts and Biosystems,Aalto University, 2University of Jyväskylä, Nanoscience Center, Department of Biological and Environmental Science,University of Jyväskylä, 3University of Jyväskylä, Nanoscience Center, Department of Physics,University of Jyväskylä, 4HYBER Center of Excellence, Department of Applied Physics,Aalto University

Summary

Hier beschrijven we een protocol om discrete en nauwkeurige anorganische nanostructuren op substraten te maken met behulp van DNA-origami vormen als leidende templates. De methode wordt aangetoond door het creëren van plasmonic gouden bowtie-vormige antennes op een transparante ondergrond (Sapphire).

Abstract

Structurele DNA nanotechnologie biedt een levensvatbare route voor het bouwen van de bottom-up met behulp van DNA als bouwmateriaal. De meest voorkomende DNA-nano fabricagetechniek wordt DNA-origami genoemd, en het maakt een hoge doorvoer synthese mogelijk van nauwkeurige en zeer veelzijdige structuren met een nauwkeurige nanometer-niveau. Hier wordt getoond hoe de ruimtelijke informatie van DNA-origami kan worden overgebracht naar metallische nanostructuren door de bottom-up DNA-origami te combineren met de conventioneel gebruikte top-down lithografie benaderingen. Dit maakt de vervaardiging van miljarden kleine nanostructuren in één stap op geselecteerde ondergronden mogelijk. De methode wordt gedemonstreerd met behulp van bowtie DNA origami om metalen bowtie vormige antenne structuren te creëren op siliciumnitride of saffier substraten. De methode is gebaseerd op de selectieve groei van een siliciumoxide laag bovenop de origami afzetting substraat, wat resulteert in een patroon masker voor de volgende lithografische stappen. Deze oppervlakken met nano structuur kunnen verder worden gebruikt als moleculaire sensoren (bijv. oppervlakte-versterkte Raman-spectroscopie (SERS)) en in diverse andere optische toepassingen op het zichtbare golflengtebereik vanwege de kleine functie groottes (sub-10 nm). De techniek kan worden uitgebreid naar andere materialen door middel van methodologische modificaties; Daarom kunnen de resulterende optisch actieve oppervlakken gebruik in de ontwikkeling van meta materialen en Metasequoia vinden.

Introduction

Structurele DNA nanotechnologie is snel geëvolueerd in de afgelopen decennium1,2, ende meest invloedrijke ontwikkeling in het veld is aantoonbaar de uitvinding van de DNA-origami3,4. De DNA origami techniek maakt fabricage van vrijwel elke nanovorm met nauwkeurige structurele functies3,4. Deze krachtige methode kan worden gebruikt in (sub) nanometer-precieze ruimtelijke ordening en verankering van andere nano-objecten, zoals koolstof nanobuisjes5, metalen nanodeeltjes6,7,8, 9, enzymen/eiwitten10,11,12,13 en therapeutische materialen14,15,16,17 . Belangrijk is dat deze structuren niet alleen statisch zijn, maar ook kunnen worden geprogrammeerd om op een dynamische manier18,19te handelen. De talloze toepassingen van DNA-origami variëren van de levering van geneesmiddelen20,21,22 tot moleculaire elektronica/plasmonics5,23,24, 25 en van materiaalkunde26,27 tot nieuwe beeldvormings-en kalibratie technieken28.

Naast de bovengenoemde toepassingen, kan de extreme ruimtelijke resolutie van de DNA-origami vormen worden benut in nanodeeltjes en delicate nanoschaal lithografie29,30. Dit protocol beschrijft een lithografische methode voor het maken van discrete en nauwkeurige anorganische nanostructuren op substraten met behulp van DNA origami templates. Deze templates kunnen efficiënt worden geproduceerd in verschillende vormen en in grote hoeveelheden31, en moeiteloos op gekozen ondergronden op grote schalen32worden afgezet. Deze eigenschappen maken een zeer parallelle fabricage van miljarden nanostructuren in één stap mogelijk, in tegenstelling tot veelgebruikte maar nogal langzame elektronenstraal lithografie of andere op scans gebaseerde nano fabricagetechnieken.

Hierin wordt het fabricageproces gedemonstreerd door het creëren van gouden bowtie vormige structuren op siliciumnitride en Sapphire substraten; met andere woorden, de ruimtelijke informatie van DNA origami wordt overgebracht naar volledig metallische nanostructuren. Zoals hier besproken, is de techniek niet beperkt tot de geselecteerde bowtie DNA-origami structuur, omdat de methode het gebruik van vrijwel elke vorm van DNA-origami mogelijk maakt. Bovendien kan de techniek met methodische modificaties worden uitgebreid tot verschillende metalen en substraten die de weg effenen voor de fabricage van meta metasurgezichten33.

De oppervlakken met een patroon van de DNA-origami-gemedieerde fabricage kunnen als veelzijdige sensoren dienen; ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in de oppervlakte verbeterde Raman-spectroscopie (SERS). Als gevolg van de kleine afmetingen van de individuele nanovormen, kunnen de gecreëerde oppervlakken gebruik in optische en plasmonische toepassingen in het zichtbare golflengtebereik vinden.

Protocol

1. ontwerp van DNA origami Opmerking: in dit protocol wordt een nanopatterning proces beschreven met behulp van een tweedimensionale (2D) bowtie DNA origami structuur (Figuur 1)34. Volg de onderstaande richtlijnen om een nieuwe vorm van DNA-origami te ontwerpen: Ontwerp de gewenste vorm en de vereiste nieten streng sequenties van de DNA origami met behulp van caDNAno35. Voor het produceren van een platte, enkellaags origami, gebruik maken van de vierkante rooster optie van caDNAno en handmatig aanpassen van de crossover afstand door het overslaan van sommige bases in het ontwerp (Zie afbeelding 1 en de aanvullende cadnano bestand) om de structurele twist resulterend van de vierkante rooster verpakking36,37. Verleng de uiteinden van elke DNA-helix met strengen die poly-T (8 NT) uitsteeklengten bevatten; Dit voorkomt multimerization van de objecten door middel van Blunt-end base-stacking interacties (afbeelding 1 en aanvullende cadnano-bestand). Voer een rekenkundige analyse van het ontwerp uit. Cando38,39 kan worden gebruikt om de driedimensionale (3D) vorm en structurele stijfheid van de DNA-origami te voorspellen. Cando is ook een handig hulpmiddel om het aantal basis slaat te herhalen dat nodig is voor Twist correctie en om het ontwerp dienovereenkomstig aan te passen. In caDNAno, kies de gewenste steiger lengte en het genereren van de nieten strengen die nodig zijn voor het vouwen van de structuur. Voor de bowtie structuur worden de 7249 NT Long M13mp18 steiger en 205 unieke nieten strengen gebruikt (Zie het aanvullende cadnano bestand).Opmerking: er zijn ook andere rekenkundige tools beschikbaar voor het ontwerpen van DNA origami structuren40,41,42,43. Afhankelijk van de gekozen tool/software, andere simulatietools kunnen ook worden gebruikt43,44. 2. assemblage van DNA origami Maak de voorraad van nieten strengen door het mengen van gelijke hoeveelheden van alle oligonucleotiden nodig voor de bowtie structuur (in totaal 205 nieten)34. De oligonucleotiden moeten allemaal dezelfde beginconcentratie hebben (bijv. 100 μM in RNase vrij water). Bereid het DNA-origami vouw reactiemengsel in 100 μL hoeveelheden in een PCR-buis van 0,2 ml door 20 μL M13mp18 steiger-streng te mengen (type p7249, bij 100 nm), 40 μL nieten stamoplossing, waarbij elke streng op 500 nm ligt (wat resulteert in ~ 10x molaire overmaat van nietjes vergeleken aan de steiger) en 40 μL van 2,5 x vouw buffer (FOB). FOB bevat tris-azijnzuur-ethyleendiaminetetraazijnzuur (EDTA) buffer (TAE) aangevuld met MgCl2. Zie tabel 1 voor de fob-component concentraties. Anneal het reactiemengsel in een Thermocycler van 90 °C tot 27 °C. Gebruik de thermisch opvouwbare helling die in tabel 2 wordt weergegeven. 3. zuivering van DNA-origami Opmerking: de overtollige hoeveelheid nieten strengen kan worden verwijderd uit de DNA origami oplossing met behulp van een niet-destructieve poly (ethyleenglycol) (PEG) zuiveringsmethode. Het protocol is aangepast van Stahl et al.45. Verdun 200 μL samengestelde DNA-origami structuren met 600 μL 1x FOB (Zie tabel 1) om een start volume van 800 μL te verkrijgen. Meng de verdunde DNA-origami oplossing 1:1 met 800 μL PEG-neerslag buffer (15% PEG 8000 (w/v), 1x TAE, 505 mM NaCl) en meng grondig door Pipetteer heen en weer. Centrifugeer het mengsel 30 min bij 14.000 x g en kamertemperatuur. Verwijder voorzichtig het supernatant met een pipet. Voeg 200 μL 1x FOB toe en meng zachtjes door pipetteren. Een andere hoeveelheid 1x FOB kan ook worden toegevoegd om de gewenste DNA-origami-concentratie te verkrijgen. Om de DNA-origami structuren (kleine doorzichtige pellet in de bodem van de buis) opnieuw op te lossen, incuberen de PEG gezuiverde DNA origami structuren ‘s nachts bij kamertemperatuur. Schatting van de DNA-origami concentratie na PEG-zuivering door meting van de extinctie bij een golflengte van 260 nm met behulp van een UV/VIS-spectrofotometer. Gebruik de wet bier-Lambert en een extinctiecoëfficiënt van 1,1 ∙ 108 M-1 cm-1 voor de berekening6. Typische DNA-origami-concentratie na PEG-zuivering is 15-20 nM. Bewaar de PEG gezuiverde DNA origami structuren bij 4 °C. De DNA origami structuren zijn meestal stabiel voor maanden dus grote hoeveelheden voorraad kunnen worden voorbereid voor later gebruik.Opmerking: de overtollige hoeveelheid nieten strengen kan ook worden verwijderd met behulp van andere zuiverings technieken46, zoals spin-filtratie47, rate zonegebonden centrifugeren48 en agarose gel extractie49. De DNA origami structuren zijn stabiel in een verscheidenheid van bufferoplossingen50, en indien nodig, het opslagmedium kan worden gewijzigd na de Peg zuivering door middel van spin filtratie51. 4. agarose gel elektroforese Opmerking: de kwaliteit van het vouwen en het verwijderen van overtollige nieten strengen kan worden geverifieerd met behulp van agarose gel elektroforese. Bereid een ~ 2% (w/v) agarose gel voor door 1 g agarose en 45 mL 1x TAE toe te voegen aan een erlenmeyer kolf. Verwarm het mengsel in een magnetron totdat de agarose volledig is opgelost en er een heldere oplossing wordt geproduceerd. Koel de oplossing onder stromend water af totdat de kolf comfortabel aanvoelt (50 – 60 °C). Voeg 5 mL 110 mM MgCl2 en 40 μL ethidiumbromide bromide oplossing (0,58 mg ml-1) toe aan de oplossing en schud het mengsel zachtjes.Let op: ethidium bromide is een potentieel kankerverwekkend en dient voorzichtig te worden behandeld. Stel de gel Casting tray in en giet de vloeistof in de Giet lade. Laat de gel ten minste 30 minuten stollen bij kamertemperatuur. Verwijder de gel uit de Giet lade en plaats deze in een gel elektroforese kamer. Vul de kamer met loop buffer (1x TAE met 11 mM MgCl2). Voeg 1 μL 6x gel loading Dye toe per 5 μL monsteroplossing en meng grondig. Laad de monsters door de gewenste hoeveelheid van de monsteroplossingen zorgvuldig te pipetteren in afzonderlijke gelzakken. Voer de agarose gel uit met een constante spanning van 95 V gedurende 45 min. Houd de gel elektroforese kamer op een ijsbad voor de run om hitteschade aan de gel te voorkomen. Visualiseer de gel onder ultraviolet licht met een gel-beeldvormings systeem (Figuur 2a). 5. voorbereiding van de ondergrond (Figuur 3A) Opmerking: de volgende stappen worden uitgevoerd in een schone ruimte, met uitzondering van de SiO2 -groei (stap 9). De reinigingsstappen kunnen ook worden vervangen door een standaard Piranha-oplossing op basis van reiniging als dit proces niet voldoende is om alle resten van de ondergrond te verwijderen. Snijd 7 mm x 7 mm chips van een wafer om te worden gebruikt als substraat. Gebruik voor zonde een silicium zaag, een diamantsnijpen of een soortgelijke machine. Voor het dicing van Sapphire (al2O3) is een speciaal gereedschap of zaagblad nodig. De chip grootte hoeft niet exact te zijn. Het schoonmaken van de chips. Dompel de blokjes chips onder in een glas met heet aceton (aceton verwarmd tot 52 °C) en laat ze minstens 15 minuten verhit. afhankelijk van de start netheid van het substraat kan een langere tijd nodig zijn. Terwijl ze nog in het hete aceton Bad zitten, wrijf je de chips voorzichtig met een wattenstaafje om eventuele residu folies mechanisch te verwijderen. Met behulp van een pincet, til de chips van de hete aceton en gebruik een wasfles om ze te spoelen met kamertemperatuur aceton. Dompel de chips in een glas met isopropanol en ultrasonicaat gedurende 2 min. Til de spanen uit het isopropanol met een pincet en droog ze onmiddellijk en grondig met behulp van een stikstofstroom. Houd alleen de zijkanten en randen van de spanen vast, aangezien gebieden bedekt door de pincet niet goed drogen, waardoor mogelijk resten en andere verontreinigingen op contact gebieden blijven staan. Voor de beste resultaten gebruikt u zo hoog mogelijke stroom en houdt u de spaan oppervlakken parallel aan de stroomrichting. Bewaar de chips in een overdekte container in de cleanroom voor later gebruik. 6. plasma-versterkte chemische damp depositie (PECVD) van de amorfe silicium (a-Si) laag (Figuur 3B) Plaats de spanen in de PECVD-apparatuur. Stel de depositie parameters in om ruwweg 50 nm amorf silicium (a-Si) te kweken. De exacte instellingen variëren per apparatuurmodel en kalibratie. Zie tabel 3 voor de hier gebruikte parameters. Voer het a-Si-depositie programma uit om de laag te laten groeien. Bewaar de chips na verwerking in een overdekte container in standaard schone kamer omstandigheden. 7. zuurstof plasma behandeling van de a-Si-laag (Figuur 3B) Let op: deze stap maakt het substraat oppervlak iets negatief opgeladen en hydrofiel, zodat de DNA origami structuren later effectief kunnen worden geadsorreven aan het oppervlak met behulp van extra magnesium ionen. Plaats de chips in de reactieve Ion etsen (RIE) apparatuur. Stel de etsen parameters voor het genereren van zuurstof plasma. Nogmaals, de exacte instellingen variëren per apparatuurmodel en kalibratie. Zie tabel 3 voor de hier gebruikte parameters. Voer het Oxygen plasma behandelingsprogramma uit. Doorgaan naar de volgende stap onmiddellijk als de effecten van de behandeling zal verslechteren snel. Normaalgesproken moeten de substraten binnen de volgende 30 minuten na de plasma behandeling worden gebruikt. 8. afzetting van DNA-origami (Figuur 3C) Bereid een DNA-origami mengsel voor afzetting door 5 μL gevouwen/gezuiverde DNA-origami oplossing (~ 20 nM) te mengen met 4 μL 1x-FOB en 1 μL van 1 M MgCl2. De resulterende oplossing bevat ~ 10 nM DNA origami en ongeveer 100 mM van mg2 +. Stort 10 μL van het DNA-origami mengsel op een met zuurstof plasma behandelde chip en incubeer gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur. Bekleding voorkomt onbedoeld drogen en helpt bij het verwijderen van vreemd zout en DNA-origami structuren later. Na incubatie het oppervlak wassen door eerst 100 μL gedistilleerd water (bijv. MilliQ) op de chip te pipetteren. Spoel het water een paar keer heen en weer met de pipet en Vermijd het aanraken van het midden van de chip. Verwijder het grootste deel van het water van het oppervlak met de pipet. Dit zorgt ervoor dat alleen de goed geadsorreven origami op het oppervlak blijven. Herhaal deze wascyclus (stappen 8,3) 3 tot 4 keer. Droog het monster na het wassen onmiddellijk met een stikstofstroom. Doe dit op dezelfde manier als het drogen in substraat voorbereiding (stap 5). Het is belangrijk om het monster zo grondig mogelijk te drogen.Opmerking: de dichtheid van de gedeponeerde structuren en dus de dichtheid van de metalen nanostructuren kan worden gewijzigd door aanpassing van de concentratie van DNA origami en mg2 + in de depositie oplossing. Hogere mg2 + concentratie verbetert de HECHTING van DNA-origami en verhoogt zo de dichtheid, maar het zal uiteindelijk ook leiden tot agglomeratie van de DNA-origami structuren. Dus, vooral de DNA-origami-concentratie moet eerst worden aangepast. 9. groei van het SiO2 masker (Figuur 3D) Opmerking: deze stap kan buiten de cleanroom worden uitgevoerd. De volgende versie geeft een negatief Toon patroon, maar het is mogelijk om het proces te wijzigen om in plaats daarvan een positieve-tint patroon te leveren. Het SiO2 groeiproces is aangepast van surwade et al.52, verder ontwikkeld door de auteurs53, en uiteindelijk geoptimaliseerd voor dit protocol. Neem een afsluitbare exsiccator (1,5 L), een Petri schaaltje dat in de exsiccator past (optioneel) en een geperforeerde plaat die kan functioneren als een platform in de exsiccator. Neem 100 g silicagel en meng het met 30 g gedistilleerd water in de Petri schaal of direct in de exsiccator. Doe deze stap bij voorkeur ten minste 24 h van tevoren zodat de silicagel te stabiliseren.Let op: dit wordt gebruikt om de vochtigheid in de exsiccator en dus ook de groeisnelheid en morfologie van de SiO2 film te beheersen. Een hogere luchtvochtigheid resulteert in een hogere snelheid en een meer grovere structuur. Als alternatief kan de silicagel worden genezen in een klimatologische testkamer. Plaats de silicagel in de exsiccator en scheid deze met de geperforeerde plaat. Plaats de chips met geadsorreven DNA-origami evenals een open injectieflacon met (vers) 10 mL Tetraethylorthosilicaat (TEOS) en een andere flacon van 10 mL 25% ammoniumhydroxide (NH4Oh) in de exsiccator, op het geperforeerde platform. Stel de flacons in de buurt en aan de tegenoverliggende zijden van de monsters. Gebruik bij voorkeur een kolf kurk of een soortgelijk Platvoet stuk om de spanen van het platform iets te verhogen.Let op: zowel NH4Oh als Teos zijn schadelijk in geval van huidcontact en hun dampen kunnen irritatie veroorzaken aan zowel de ogen als de ademhalingsorganen. Gebruik in een goed geventileerde ruimte en Draag beschermende handschoenen, oogbescherming en beschermende kleding. Sluit de kamer af en inbroed 20 uur bij kamertemperatuur. Dit zal een SiO2 film groeien op de gebieden waar de DNA origami structuren zich niet bevinden, waardoor een 10-20 nm patroon masker ontstaat met DNA origami vormige gaten (Figuur 4). Verwijder de monsters uit de kamer na incubatie. Bewaren in een overdekte container. De verwerking kan hier worden onderbroken. Gooi de gebruikte TEOS en NH4Oh weg. De batch silicagel kan worden gebruikt 2-3 keer als het in de exsiccator tussen gebruik en gebruikt binnen 2-3 weken verzegeld wordt gehouden. 10. reactieve ionen etsen (RIE) van SiO2 en a-Si (Figuur 3E) Plaats de chips in de reactieve Ion etsen (RIE) apparatuur. Stel de etsen parameters om alleen etch 2-5 nm van SiO2 om de a-Si laag onder de gaten in de SiO2 masker onthullen. De exacte instellingen moeten experimenteel worden bepaald voor de individuele apparatuur. De hier gebruikte parameters worden weergegeven in tabel 3. Voer het anisotropische SiO2 Plasma etsen programma uit. Stel de ETS parameters in om door de 50 nm a-Si laag te boren. De hier gebruikte parameters worden weergegeven in tabel 3. Voer het isotroop a-Si Plasma etsen programma. Verwijder samples van RIE Equipment en Store covered. De verwerking kan hier opnieuw worden opgeschort. 11. fysische damp depositie (PVD) van metalen (Figuur 3F) Laad de spanen in de verdampings kamer van het PVD-instrument. Kies een doel metaal. Kies eerst een lijm metaal. Hier wordt 2 nm chroom (CR) gebruikt. Stel het dikte controleprogramma in voor het doel materiaal en de dikte. De besturingsmethode is afhankelijk van het instrument. Hier wordt een kwartskristal microbalans (QCM) gebruikt. De gemeten dikte wordt aangepast met de doel materiaal dichtheid en de Z-factor en moet worden gecorrigeerd met een experimenteel bepaalde gereedschaps factor die specifiek is voor het apparaat en elk doel materiaal. Start de elektronenstraal, lijn de straal op het doelwit uit en verhoog de straalstroom tot een afzetting van 0,05 nm/s is bereikt. Verdampen tot een eind dikte van 2 nm is bereikt. Kies een tweede doel metaal (bijvoorbeeld goud) zonder de kamer te ontstoppen of het proces te onderbreken. Onderbrekingen of ventilatie zorgt ervoor dat het lijm metaal begint te oxideren en de bruikbaarheid ervan als lijm vermindert. Herhaal de stappen 11,3 tot en met 11,4. Verdampen tot 20 nm is bereikt. Dit creëert een DNA origami vormige metalen structuur door de SiO2 masker gaten met een totale hoogte van 22 nm. De kamer ontluchten en monsters verwijderen. De verwerking kan hier worden onderbroken als de monsters worden opgeslagen. 12. Lift-off met fluorwaterstofzuur (HF) (Figuur 3G) Giet 50% HF-gebaseerde-etsmiddel oplossing in een geschikte plastic container. Er mag geen HCl worden gebruikt voor het mengsel, aangezien HCl de CR in het monster zou etsen.Let op: HF is uiterst corrosief, veroorzaakt ernstige irritatie en brandwonden en kan dodelijk zijn bij contact met de huid of bij inademing. Gebruik HF alleen in een speciale rook afzuigkap of geventileerde natte bank met een beschermende schort, chemisch bestendige handschoenen en vizier, of anderszins volledige chemische bescherming. Dompel de monsters onder in de HF-gebaseerde-etsmiddel en roer zachtjes met plastic pincet. Wacht tot de SiO2 laag volledig is en de metalen laag los te maken. De tijd zal merkbaar variëren afhankelijk van de dichtheid van de masker gaten. Een hoger aantal gaten zal vertalen naar snellere etsen. Als de metalen laag moeilijk af te pellen is, kan korte ultrasone trillingen voor 5 tot 10 s worden gebruikt. Spoel de monsters af met dubbel gedistilleerd water en isopropanol zodra de metaal film is losgekoppeld. Droog de monsters na het spoelen met een stikstofstroom op dezelfde manier als de instructies voor het substraat preparaat (stap 5). Vermijd pincet contact met het chip Center, als dat de gevormde nanostructuren kan vernietigen.Opmerking: voorbeelden kunnen hier worden opgeslagen en verwerkt. 13. RIE van de resterende a-Si (Figuur 3H) Plaats de chips in de reactieve Ion etsen (RIE) apparatuur. Stel de etsen parameters voor grondige verwijdering van alle 50 nm van a-Si. De parameters kunnen hetzelfde zijn als in stap 10, maar een iets langere etsen tijd (40 s) kan worden gebruikt om te zorgen voor het verwijderen van alle a-Si. Zie tabel 3 voor de hier gebruikte parameters.  Voer het isotroop a-Si Plasma etsen programma uit om de resterende a-Si te verwijderen. Verwijder samples van RIE Equipment en Store covered. Hiermee wordt de voorbeeld verwerking afgesloten. 14. atoom kracht microscopie (AFM) Opmerking: atomische kracht microscopie en scanning elektronenmicroscopie kan worden gebruikt om het succes van de film groei en patronen te monitoren, evenals voorbeeld gevouwen DNA origami structuren (Figuur 2B, C). De volgende voorbeeld voorbereidingsstap kan worden overgeslagen als verwerkte voorbeelden uit stap 5-13 worden afgebeeld. Monstervoorbereiding voor AFM Om de gevouwen DNA-origami te beelden, neem een chip van mica substraat. Bevestig de mica-chip met een lijm aan een glazen Microscoop glijbaan. Bereid 10 μL DNA-origami oplossing door de ~ 20 nM DNA origami kolf 50 keer te verdunen in 1x FOB tot een concentratie van ongeveer 0,4 nM. De verdunning wordt uitgevoerd om overbevolking van de ondergrond te voorkomen. Schil de bovenste laag van het mica blad af met zwakke tape om een vers gespleten, opgeladen oppervlak te verkrijgen. Stort de verdunde DNA-origami oplossing op het vers gesplitst mica en inbroed het monster gedurende 1 minuut bij kamertemperatuur. Na incubatie het oppervlak 3-4 keer wassen met 100 μL gedistilleerd water met behulp van een pipet. Dit zorgt ervoor dat alleen de goed geadsorreven origami op het oppervlak blijven. Stort 100 μL gedistilleerd water op het mica-oppervlak. Kantel en druk scherp op de Microscoop-dia op de tafel om het grootste deel van het water los te maken. Herhaal deze wascyclus 3-4 keer. Droog het monster grondig af met een stikstofstroom direct na het wassen. Het monster is dan klaar voor AFM-beeldvorming. Plaats de DNA origami samples of de verwerkte chips in een AFM en voer scans uit. Een scan grootte van 1-10 μm is geschikt om de structuren goed op te lossen. 15. Scanning elektronenmicroscopie (SEM) Plaats de monsters in een SEM. De verwerkte chips kunnen worden gebruikt zoals ze zijn (verdere monstervoorbereiding is niet nodig). Kies de acceleratie spanning. Gebruik lage spanningen (5-10 kV) om de laad effecten te verminderen omdat het monster substraat (al2O3 of Sin) een isolator is. Scan alle interessante gebieden. Minimaliseer de scantijden om het opladen te verminderen en om afzetting van verontreiniging te voorkomen.

Representative Results

Een schematische figuur van het bowtie DNA origami ontwerp en de structurele details zijn weergegeven in Figuur 1. Agarose-gel elektroforese en AFM worden gebruikt om de DNA-origami vouwen en de kwaliteit van de PEG-zuivering te analyseren (Figuur 2). De processtroom van de nanolithografie stappen wordt weergegeven in Figuur 3. Representatieve AFM-beelden na SiO2 masker groei zijn weergegeven in Figuur 4 (deze stap is afgebeeld in Figuur 3D), terwijl SEM-afbeeldingen van de definitieve metalen nanostructuren kunnen worden gezien in Figuur 5 (deze stap is afgebeeld in Figuur 3H). Figuur 6 demonstreert de optische functionaliteit van de metallic nanostructuren die door de bowtie DNA-origami zijn gemaakt. Opklapbare buffer (FOB) component concentraties [mM] Tris Azijnzuur Edta Magnesium chloride Ph 2.5 x FOB 100 47,5 2,5 31,25 ~ 8, 3 1x FOB 40 19 1 12,5 ~ 8, 3 Tabel 1: samenstelling van de vouw buffer (FOB). Temperatuurbereik [oC] Koelsnelheid 90-70 -0,2 °C/8 s 70-60 -0,1 °C/8 s 60-27 -0,1 °C/2 s 12 Vasthouden tot gestopt Tabel 2: thermische helling voor de bowtie origami vouwen. Na het gloeien wordt de origami opgeslagen op 12 oC totdat het programma handmatig wordt gestopt. PECVD en RIE parameters Gas Gasstroom [SCCM] Druk op de kamer [mTorr] RF-vermogen [W] Temperatuur [oC] Duur [s] PECVD van a-Si 5% SiH4 in N2 500 1000 15 250 90 O2 plasma behandeling O2 50 40 200 30 1200 RIE van SiO2 CHF3 25 Ar 25 30 100 25 10-22 RIE van a-Si O2 8 SF6 100 90 50 30 35 RIE van de resterende a-Si O2 8 SF6 100 90 50 30 35-40 Tabel 3: procesparameters voor plasma-enhanced chemical vapor depositie (PECVD) en reactieve Ion etsen (RIE). De procesparameters voor deze apparaten zijn specifiek voor individuele instrumenten en moeten mogelijk worden aangepast wanneer ze worden gebruikt. Figuur 1: ontwerp van de bowtie DNA origami. (A) Schematische weergave van het bowtie origami-ontwerp waarin de kern structuur wordt weergegeven als dubbele helices en de polyt-uitsteeklengten worden afgebeeld als golvende lijnen. (B) Screenshot van een deel van het bowtie origami-ontwerp in de cadnano-software. De rode kruisjes duiden op het basis paar dat voor de twist correctie springt, en de T8-uitsteeklengten worden toegevoegd om botte-end base-stacking te voorkomen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken. Figuur 2: karakterisering van de bowtie DNA origami structuur. (A) agarose gel elektroforese van de bowtie structuur voor en na poly (ethyleenglycol) (PEG) zuivering. De 7249 nucleotiden Long steiger wordt gebruikt als referentie. (B) atoom kracht MICROSCOPIE (AFM) afbeelding van de bowtie structuren vóór de zuivering. (C) AFM beeld van de bowtie structuren na Peg zuivering. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken. Figuur 3: schema van fabricageproces stroom (de afmetingen zijn niet in schaal). (A) dobbelstenen en reinig de ondergrond. B) stort een a-Si-laag door plasma-versterkte chemische damp AFZETTING (PECVD). * Het is mogelijk om een extra opofferings laag onder de a-Si te gebruiken om de lift uit te schakelen met andere-etsmiddel dan HF. (C) behandel het monster oppervlak met O2 plasma en stort het DNA-origami erop. (D) kweek het SiO2 masker in desiccator. E) etch een dun laagje SiO2 en door de a-Si eronder door reactieve Ion etsen (RIE). F) stort metaal door het masker door fysische damp AFZETTING (PVD). G) heffen met HF. (H) Verwijder de resterende a-Si door RIE. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken. Figuur 4: representatieve AFM beelden van SiO2 film met het DNA origami gevormde patroon. A) het scangebied van 10 μm x 10 μm demonstreert de hoge opbrengst van de patroonvorming. B) een nauwkeuriger scan van 3 μm x 3 μm toont de precieze individuele patronen in de SiO2 -film. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken. Figuur 5: representatieve Scanning elektronenmicroscopie (SEM) beelden van metallische NANOstructuren met structureel verschillende DNA-origami. (A) cross-vormige DNA-origami, dat wil zeggen, zogenaamde Seeman tegel origami54. (B) bowtie antennes. (C) chirale dubbel-l (CDL) structuren. Insets vertonen individuele structuren met een doos grootte van 150 Nm x 150 Nm. De fabricage opbrengst van exacte structuren is tot 76% voor de bowtie origami en ~ 50% voor de andere structuren die hier worden weergegeven34. Dit cijfer is aangepast en aangepast van Shen et al.34. Het cijfer wordt gereproduceerd met toestemming van de auteurs en gepubliceerd door de American Association for the vooruitgang van de wetenschap, 2018. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken. Figuur 6: representatieve optische/functionele eigenschappen van resulterende nanostructuren. (A) gelokaliseerde oppervlakte Plasmon resonantie (lspr) metingen van een individuele gouden bowtie structuur met verschillende polarisatie (kleur gecodeerd als oranje en blauw). De ononderbroken lijnen worden gemeten Spectra en de onderbroken lijnen zijn simulatieresultaten. Insets tonen het SEM-beeld van het gemeten deeltje (links) en het model dat wordt gebruikt voor simulatie (rechts). B) oppervlakte versterkte Raman-SPECTROSCOPIE (Sers) van Rhodamine 6G en 2, 2-bipyridine, gemeten op een oppervlak bedekt met bowtie nanostructuren. De baseline van elk monster toont het signaalniveau wanneer de nanostructuren afwezig waren. Dit cijfer is aangepast en aangepast van Shen et al.34. Het cijfer wordt gereproduceerd met toestemming van de auteurs en gepubliceerd door de American Association for the vooruitgang van de wetenschap, 2018. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken. Aanvullend bestand 1: CaDNAno-bestand Klik hier om dit bestand te downloaden. Aanvullend bestand 2: m13mp18 volgorde Klik hier om dit bestand te downloaden. Aanvullend bestand 3: niet-streng volgorde Klik hier om dit bestand te downloaden.

Discussion

Het protocol biedt grote vrijheid en nauwkeurigheid in de vorm van geproduceerde nanostructuren. Door het ontwerp van de DNA-origami te veranderen, kan de vorm van de metalen nanostructuren worden bestuurd. De uiteindelijke, exacte vorm van de metalen constructies wordt bovendien bepaald door de masker groeistap (stap 9) en in mindere mate door het masker etsen (stap 10) moet het niet anisotrope. Als de masker groeitijd voldoende is verlengd, zullen de gaten in het masker beginnen te groeien. Dit kan worden gebruikt om de dunste kenmerken van sommige structuren weg te laten en de verschillen in grootte te controleren, zoals gedemonstreerd in Shen et al.34 met gescheiden driehoeken van de bowtie origami (figuren 5b). Omgekeerd kunnen dunnere vormen beter worden bewaard door de oxide groeitijd te verkorten. Dit betekent dat het mogelijk is om de optische eigenschappen weergegeven in Figuur 6, niet alleen door het veranderen van de gebruikte origami ontwerp, maar ook door het afstemmen van de SiO2 film groei af te stemmen.

Als de dikte van het masker aanzienlijk verandert, moet die verandering ook worden weerspiegeld in de SiO2 RIE Step. Slechts een zeer dunne laag van SiO2 moet worden geëtst (2-5 nm) om amper door de masker gaten te boren. Dit is het meest gevoelige en cruciale deel van het hele proces. Aangezien de etsen tijd is extreem kort, alleen 10-20 s, exacte instellingen moeten experimenteel worden bepaald wanneer eerst geprobeerd met nieuwe apparatuur. Dit geldt ook voor stap 10,4 omdat sommige SiO2 ook is geëtst tijdens de a-Si etsen. De omvang van de geëtste SiO2 wordt bepaald door de selectiviteit van de gebruikte a-si etch parameters, apparatuur en zelfs individuele kalibraties van apparatuur. Er moet voor worden gezorgd dat de hele SiO2 -laag tijdens deze twee processen niet wordt weggeetst.

Een andere gevoelige stap is de SiO2 -groei. Het groeiproces is afhankelijk van zowel de luchtvochtigheid van de kamer als de huidige activiteit van de gebruikte TEO’S. TEOS degradeert als het water uit de lucht absorbeert, waardoor het minder effectief wordt met de leeftijd. Dit kan manifesteren als een aanzienlijk langzamer, minder beheersbare groeisnelheid binnen maanden zelfs met de juiste opslag van de chemische stof. 34 als de resulterende SiO2 -laag dunner is dan bedoeld, kan dit duiden op een probleem met Teos in plaats van kamer vochtigheid. Hoewel een lagere luchtvochtigheid ook kan resulteren in lagere groeisnelheid en dunnere film, moet de resulterende film ook gladder zijn dan normaal. Ondertussen een grove korrelige en ruwe laag zou omgekeerd duiden op een probleem met een hoge luchtvochtigheid.

Het is ook mogelijk om dit protocol uit te voeren op elk ander vrij gekozen substraat met twee vereisten: het moet zowel HF-etsen (stap 12) als de 200-300 °C temperaturen van PECVD (stap 6) tolereren. De temperatuur kan veilig worden verlaagd tot 100 °C voor de PECVD van a-Si als een gevoeliger substraat wordt gebruikt, maar HF kan niet worden vermeden als het protocol exact wordt gevolgd zoals beschreven. Om HF te omzeilen, zou de toepassing van een extra opofferings laag nodig zijn. Als de eis van de HF-etsen wordt verwijderd, zou dit protocol compatibel worden met een bredere selectie van substraat materialen en metalen.

Aangezien dit protocol bestaat uit veelgebruikte en robuuste micro-en nano fabricageprocessen, kan het worden gecombineerd met een willekeurig aantal andere microfabricage protocollen waarbij kleine functie groottes en complexe metalen vormen gewenst zijn. In de nabije toekomst, vooral met de komst van voordelige DNA-origami-massaproductie31, is er potentieel voor deze methode om zowel algemeen gebruik als hoge doorvoer te vergemakkelijken voor op interfaces gebaseerde nanophotonics en plasmonics55 .

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd gesteund door de Academie van Finland (projecten 286845, 308578, 303804, 267497), de Jane en Aatos Erkko Foundation en de Sigrid Jusélius Foundation. Dit werk werd uitgevoerd onder de Academie van Finland Centers of Excellence Programme (2014 – 2019). Wij erkennen de beschikbaarstelling van faciliteiten en technische ondersteuning door Aalto University Bioeconomy facilities en OtaNano – Nanomicroscopy Center (Aalto-NMC) en Micronova NanoFabrication Center.

Materials

Acetone Honeywell 40289H Semiconductor grade ULSI, ≥ 99.5 %
Agarose Fisher Bioreagents 1036603 Low-EEO, multi-purpose and molecular biology grade
Ammonium hydroxide Fisher Chemical 10652251 25 % ammonia solution, Certified AR for Analysis, d = 0.91
BRANSON 5510 Branson Ultrasonic bath
Dimension Icon Bruker Atomic force microscope
Electron-beam evaporator IM-9912 Instrumentti Mattila Evaporator for PVD
Ethidium bromide Sigma Aldrich E8751 Fluorescent dye for DNA staining
Eon Microplate spectrophotometer BioTek UV/Vis spectrophotometer used for DNA origami concentration measurements
Gel Doc XR+ Documentation System BioRad Gel imaging system
Gel Loading Dye, Blue (6×) New England Biolabs B7021S Bromophenol blue-based loading dye for agarose gel electrophoresis
G-storm GS1 Thermal cycler Gene Technologies
HBR 4 IKA Heating bath
Hydrofluoric acid Honeywell 40213H Semiconductor grade, 49.5-50.5 %
Isopropanol Honeywell 40301H Semiconductor grade VLSI, ≥ 99.8 %
Magnesium chloride Sigma Aldrich M8266 Anhydrous, ≥ 98 %
Mini-Sub Cell GT Horizontal Electrophoresis System BioRad
Plasmalab 80+ PECVD Oxford Instruments PECVD system
Plasmalab 80+ RIE Oxford Instruments RIE system
Poly(ethylene glycol) Sigma Aldrich 89510 BioUltra, 8,000
PowerPac HC High-Current Power Supply BioRad
Sapphire substrate (Al2O3) University Wafer Thickness: 430 μm, Polish: DSP, Size: 50.8 mm
Sigma VP Zeiss Scanning electron microscope
Silica gel Merck 1019691000 With indicator (orange gel), granulate ~1-3 mm
Single-stranded Scaffold DNA, type p7249 Tilibit Nanosystems At 100 nM concentration
Sodium chloride Sigma Aldrich S9888 ACS reagent, ≥ 99.0 %
Staple strands (oligonucleotides) Integrated DNA Technologies Sequences can be ordered e.g. at 100 micromolar in Rnase-free water
TAE buffer (50×) pH 8.0 VWR Chemicals 444125D Electran Electrophoresis grade
Take3 micro-volume plate BioTek Used for DNA origami concentration measurements
Tetraethyl orthosilicate Sigma Aldrich 86578 ≥ 99.0 % (GC)
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Seeman, N. C., Sleiman, H. F. DNA nanotechnology. Nature Reviews Materials. 3 (1), 17068 (2017).
  2. Linko, V., Dietz, H. The enabled state of DNA nanotechnology. Current Opinion in Biotechnology. 24 (4), 555-561 (2013).
  3. Rothemund, P. W. K. Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns. Nature. 440 (7082), 297-302 (2006).
  4. Hong, F., Zhang, F., Liu, Y., Yan, H. DNA Origami: Scaffolds for Creating Higher Order Structures. Chemical Reviews. 117 (20), 12584-12640 (2017).
  5. Maune, H. T., et al. Self-assembly of carbon nanotubes into two-dimensional geometries using DNA origami templates. Nature Nanotechnology. 5 (1), 61-66 (2010).
  6. Hung, A. M., et al. Large-area spatially ordered arrays of gold nanoparticles directed by lithographically confined DNA origami. Nature Nanotechnology. 5 (2), 121-126 (2010).
  7. Kuzyk, A., et al. DNA-based self-assembly of chiral plasmonic nanostructures with tailored optical response. Nature. 483 (7389), 311-314 (2012).
  8. Zhang, T., et al. 3D DNA Origami Crystals. Advanced Materials. 30 (28), 1800273 (2018).
  9. Julin, S., et al. DNA origami directed 3D nanoparticle superlattice via electrostatic assembly. Nanoscale. 11 (10), 4546-4551 (2019).
  10. Fu, J., Liu, M., Liu, Y., Yan, H. Spatially-Interactive Biomolecular Networks Organized by Nucleic Acid Nanostructures. Accounts of Chemical Research. 45 (8), 1215-1226 (2012).
  11. Linko, V., et al. DNA-based enzyme reactors and systems. Nanomaterials. 6 (8), 139 (2015).
  12. Ramakrishnan, S., Subramaniam, S., Stewart, A. F., Grundmeier, G., Keller, A. Regular Nanoscale Protein Patterns via Directed Adsorption through Self-Assembled DNA Origami Masks. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (45), 31239-31247 (2016).
  13. Grossi, G., Jaekel, A., Andersen, E. S., Saccà, B. Enzyme-functionalized DNA nanostructures as tools for organizing and controlling enzymatic reactions. MRS Bulletin. 42 (12), 920-924 (2017).
  14. Douglas, S. M., Bachelet, I., Church, G. M. A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads. Science. 335 (6070), 831-834 (2012).
  15. Li, S., et al. A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo. Nature Biotechnology. 36 (3), 258-264 (2018).
  16. Zhao, Y. -. X., et al. DNA origami delivery system for cancer therapy with tunable release properties. ACS Nano. 6 (10), 8684-8691 (2014).
  17. Kollmann, F., et al. Superstructure-Dependent Loading of DNA Origami Nanostructures with a Groove-Binding Drug. ACS Omega. 3 (8), 9441-9448 (2018).
  18. Zhang, D. Y., Seelig, G. Dynamic DNA nanotechnology using strand-displacement reactions. Nature Chemistry. 3 (2), 103-113 (2011).
  19. Ijäs, H., Nummelin, S., Shen, B., Kostiainen, M. A., Linko, V. Dynamic DNA Origami Devices: from Strand-Displacement Reactions to External-Stimuli Responsive Systems. International Journal of Molecular Sciences. 19 (7), 2114 (2018).
  20. Li, J., Fan, C., Pei, H., Shi, J., Huang, Q. Smart Drug Delivery Nanocarriers with Self-Assembled DNA Nanostructures. Advanced Materials. 25 (32), 4386-4396 (2013).
  21. Linko, V., Ora, A., Kostiainen, M. A. DNA Nanostructures as Smart Drug-Delivery Vehicles and Molecular Devices. Trends in Biotechnology. 33 (10), 586-594 (2015).
  22. Jiang, Q., Liu, S., Liu, J., Wang, Z. G., Ding, B. Rationally Designed DNA-Origami Nanomaterials for Drug Delivery In Vivo. Advanced Materials. , (2018).
  23. Shen, B., Linko, V., Dietz, H., Toppari, J. J. Dielectrophoretic trapping of multilayer DNA origami nanostructures and DNA origami-induced local destruction of silicon dioxide. Electrophoresis. 36 (2), 255-262 (2015).
  24. Kuzyk, A., Jungmann, R., Acuna, G. P., Liu, N. DNA Origami Route for Nanophotonics. ACS Photonics. 5 (4), 1151-1163 (2018).
  25. Liu, N., Liedl, T. DNA-Assembled Advanced Plasmonic Architectures. Chemical Reviews. 118 (6), 3032-3053 (2018).
  26. Bathe, M., Rothemund, M. DNA Nanotechnology: A Foundation for Programmable Nanoscale Materials. MRS Bulletin. 42 (12), 882-888 (2017).
  27. Pilo-Pais, M., Acuna, G. P., Tinnefeld, P., Liedl, T. Sculpting light by arranging optical components with DNA nanostructures. MRS Bulletin. 42 (12), 936-942 (2017).
  28. Graugnard, E., Hughes, W. L., Jungmann, R., Kostiainen, M. A., Linko, V. Nanometrology and super-resolution imaging with DNA. MRS Bulletin. 42 (12), 951-959 (2017).
  29. Zhong, J., et al. Metallized DNA nanolithography for encoding and transferring spatial information for graphene patterning. Nature Communications. 4, 1663 (2013).
  30. Zhang, G., Surwade, S. P., Zhou, F., Liu, H. DNA nanostructure meets nanofabrication. Chemical Society Reviews. 42 (7), 2488-2496 (2013).
  31. Praetorius, F., Kick, B., Behler, K. L., Honemann, M. N., Weuster-Botz, D., Dietz, H. Biotechnological mass production of DNA origami. Nature. 552 (7683), 84-87 (2017).
  32. Linko, V., et al. One-step large-scale deposition of salt-free DNA origami nanostructures. Scientific Reports. 5, 15634 (2015).
  33. Arbabi, A., Horie, Y., Bagheri, M., Faraon, A. Dielectric metasurfaces for complete control of phase and polarization with subwavelength spatial resolution and high transmission. Nature Nanotechnology. 10 (11), 937-943 (2015).
  34. Shen, B., et al. Plasmonic nanostructures through DNA-assisted lithography. Science Advances. 4 (2), (2018).
  35. Douglas, S. M., et al. Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno. Nucleic Acids Research. 37 (26), 5001-5006 (2009).
  36. Ke, Y., et al. Multilayer DNA Origami Packed on a Square Lattice. Journal of the American Chemical Society. 131 (43), 15903-15908 (2009).
  37. Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes. Science. 325 (5941), 725-730 (2009).
  38. Castro, C. E., et al. A primer to scaffolded DNA origami. Nature Methods. 8 (3), 221-229 (2011).
  39. Kim, D. -. N., Kilchherr, F., Dietz, H., Bathe, M. Quantitative prediction of 3D solution shape and flexibility of nucleic acid nanostructures. Nucleic Acids Research. 40 (7), 2862-2868 (2011).
  40. Benson, E., et al. DNA rendering of polyhedral meshes at the nanoscale. Nature. 523 (7561), 441-444 (2015).
  41. Veneziano, R., et al. Designer nanoscale DNA assemblies programmed from the top down. Science. 352 (6923), 1534 (2016).
  42. Linko, V., Kostiainen, M. A. Automated design of DNA origami. Nature Biotechnology. 34 (8), 826-827 (2016).
  43. Nummelin, S., Kommeri, J., Kostiainen, M. A., Linko, V. Evolution of Structural DNA Nanotechnology. Advanced Materials. 30 (24), 1703721 (2018).
  44. Maffeo, C., Yoo, J., Aksimentiev, A. De novo reconstruction of DNA origami structures through atomistic molecular dynamics simulation. Nucleic Acids Research. 44 (7), 3013-3019 (2016).
  45. Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. Facile and Scalable Preparation of Pure and Dense DNA Origami Solutions. Angewandte Chemie International Edition. 53 (47), 12735-12740 (2014).
  46. Shaw, A., Benson, E., Högberg, B. Purification of Functionalized DNA Origami Nanostructures. ACS Nano. 9 (5), 4968-4975 (2015).
  47. Kuzyk, A., Yurke, B., Toppari, J. J., Linko, V., Törmä, P. Dielectrophoretic Trapping of DNA Origami. Small. 4 (4), 447-450 (2008).
  48. Lin, C., Perrault, S. D., Kwak, M., Graf, F., Shih, W. M. Purification of DNA-origami nanostructures by rate-zonal centrifugation. Nucleic Acids Research. 41 (2), 40 (2013).
  49. Douglas, S. M., et al. Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes. Nature. 459 (7245), 414-418 (2009).
  50. Ramakrishnan, S., Ijäs, H., Linko, V., Keller, A. Structural stability of DNA origami nanostructures under application-specific conditions. Computational and Structural Biotechnology Journal. 16, 342-349 (2018).
  51. Kielar, C., et al. On the Stability of DNA Origami Nanostructures in Low-Magnesium Buffers. Angewandte Chemie International Edition. 57 (30), 9470-9474 (2018).
  52. Surwade, S. P., et al. Nanoscale growth and patterning of inorganic oxides using DNA nanostructure templates. Journal of the American Chemical Society. 135 (18), 6778-6781 (2013).
  53. Shen, B., Linko, V., Tapio, K., Kostiainen, M. A., Toppari, J. J. Custom-shaped metal nanostructures based on DNA origami silhouettes. Nanoscale. 7 (26), 11267-11272 (2015).
  54. Liu, W., Zhong, H., Wang, R., Seeman, N. C. Crystalline Two-Dimensional DNA-Origami Arrays. Angewandte Chemie International Edition. 50 (1), 264-267 (2011).
  55. Shen, B., Kostiainen, M. A., Linko, V. DNA Origami Nanophotonics and Plasmonics at Interfaces. Langmuir. 34 (49), 14911-14920 (2018).

Tags

DNA OrigamiNanopatterningInorganic StructuresSensing ApplicationsSurface-enhanced Raman SpectroscopyOptical MetasurfacesBottom-up FabricationTop-down NanofabricationSubstrate PreparationPlasma-enhanced Chemical Vapor DepositionOxygen Plasma Treatment

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Piskunen, P., Shen, B., Julin, S., Ijäs, H., Toppari, J. J., Kostiainen, M. A., Linko, V. DNA Origami-Mediated Substrate Nanopatterning of Inorganic Structures for Sensing Applications. J. Vis. Exp. (151), e60313, doi:10.3791/60313 (2019).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image