[发明专利]低聚DNA和无机纳米晶复合材料构建方阵形网状纳米结构

说明书

本发明属于低聚DNA和无机纳米晶复合材料构建方阵形网状纳米结构的制备技术。

在纳米科学与技术的发展中，纳米材料尤其是无机纳米晶的合成已经相对成熟。然而从实用角度考虑，需要将纳米晶组装成可控的图形结构。利用生物分子特别是DNA进行组装已经引起了人们的极大关注。例如利用3’或5’端基修饰有巯基的低聚DNA可以将Au或CdS纳米晶组装成“人造分子”、六方形堆积或层状结构。由于目前的化学修饰都是在3’或5’端进行，无法得到电子学上需要的四方形网状结构。

本发明是一种利用经过化学修饰的低聚单链DNA与无机纳米晶偶联，并在某种固体上借助DNA的氢键互补识别，构建成特定的方阵形网状结构图形。其特点是先将单链低聚DNA与无机纳米晶通过化学键连接起来，然后利用DNA的复性过程将纳米晶构建成方阵形网状纳米结构。网状纳米结构中纳米晶间的距离和相互作用可以通过低聚DNA的长度来加以调节。由于DNA的特性，上述网状结构具有自修复能力和可逆性。这种利用DNA构建的纳米晶方阵形网状纳米结构将在纳米组装技术特别是纳米电子学器件的量子胞逻辑门电路的设计，以及生物传感技术中监测生物分子间相互作用的免疫特异识别芯片的设计方面有重要的应用价值。

具体的制备方法是将两条互补的含有10至100个碱基的除5’端磷酸根以外任一磷酸根被巯基修饰的单链低聚DNA分别加入到一种或两种下述纳米晶水溶胶中，硫化物，如CdS或ZnS、PbS，或硒化物，如CdSe，碲化物，如CdTe，金属，如Au、Ag的纳米晶水溶胶中，控制DNA与纳米晶的摩尔比为1∶20～2000，搅拌1～24小时，然后将上述两种含有不同，互补的低聚DNA的溶胶等体积混合，加入适量的NaCl使体系的NaCl浓度为0.05～0.25mol/L。上述溶胶在50～100℃水浴中加热1～10分钟后缓慢冷却，既得到将纳米晶组装成方阵形纳米结构的溶胶。

实施例1：

室温下分别将5’端第2位磷酸根上修饰有巯基的oligoG₁₀浓度为0.04mol/L的水溶液20μl和oligoC₁₀浓度为0.04mol/L的水溶液20μl分别加到20ml浓度为10-4mol/L粒径为3nm的CdS纳米晶的水溶胶中，搅拌12小时，然后将上述两种不同的溶胶分别取10ml等体积混合，加入175mg NaCl，使体系NaCl浓度为0.15mol/L，在沸水中加热2分钟，缓慢冷却后既得到将纳米晶组装成网状结构的溶胶。透射电子显微镜观察表明此时形成的是四方形网状结构，CdS纳米晶位于四方形的四个角上，粒子间的距离约为3.0nm。

实施例2：

将实施例1中CdS换为4nm ZnS，其它条件完全相同。透射电子显微镜观察表明此时形成的是四方形网状结构，ZnS纳米晶位于四方形的四个角上，纳米晶间的距离约为3.0nm。

实施例3：

将实施例1中CdS换为2nm PbS，其它条件完全相同。透射电子显微镜观察表明此时形成的是四方形网状结构，PbS纳米晶位于四方形的四个角上，纳米晶间的距离约为3.0mm。

实施例4：

将实施例1中CdS换为5nm CdSe，其它条件完全相同。透射电子显微镜观察表明此时形成的是四方形网状结构，CdSe纳米晶位于四方形的四个角上，纳米晶间的距离约为3.0nm。

实施例5：

将实施例1中CdS换为3nm CdTe纳米晶，其它条件完全相同。透射电子显微镜观察表明此时形成的是四方形网状结构，CdTe纳米晶位于四方形的四个角上，粒子间的距离为3.0nm。

实施例6：