[发明专利]基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法

权利要求书

1.一种基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法，其特征在于以两条DNA单链组成的单元构筑较大尺寸的DNA纳米结构，设计了一个模板，用以快速得到不同样式的复杂纳米结构，包括如下步骤：

（1）DNA矩形模板结构的组装：

DNA矩形模板由120个核酸结构单元，Seq No.1至282中的260条单链DNA组成，单元呈2个相背的C形交缠状，每个单元由2条单链构成，除去组成120个单元的240条单链，还有20条是部分与这些单元结合，另外边缘部分带有poly-T（多于3个胸腺嘧啶）的单链DNA，由于poly-T具有反应惰性，这些单链DNA能够保护内部的120个单元不发生错配或其他反应；

每个单元中的1条单链DNA分子依次包括1个游离粘性末端、1个与单元中另一条单链DNA互补的互补区、1个与单元中另一条单链DNA互补的另一互补区和另一个游离粘性末端；

得到一个具有24个平行双螺旋宽，具有25个完整螺旋长的矩形（24H×25T），尺寸大约为70nm×90nm；

将260条不同的单链DNA等量地溶解到MilliQ水中，使每条单链DNA的最终浓度为250nM，混合在0.5×TE-Mg²⁺溶液中（三羟甲基氨基甲烷（Tris），5mM；乙二胺四乙酸（EDTA），1mM；盐酸镁，15mM；pH 8.0），其中，短链最终浓度为200nM，将混好的溶液放入PCR仪中，设定反应程序：90℃降到61℃以每5分钟降低1℃的速度降温，然后，第二步梯度降温：60℃降到25℃，以每25分钟或2小时1℃的速度降温，完成120个单元，260条单链DNA组成的DNA矩形模板的组装；

（2）在模板基础上改变得到的不同结构：

对于模板的120个核酸结构单元，任意减少其中的一个或数个单元，以组装成不同的形状的样品；在变换形状之后出现的新边缘处通过添加边缘部分带有poly-T的惰性链予以保护；

（3）结构的提纯与原子力显微镜表征：

（3-1）提纯样品

样品被注入到1.5%或2%的天然琼脂糖凝胶中，在冰水浴中进行电泳，所述的凝胶通过0.5× TBE(44.5 mM Tris, 44.5 mM Boric acid, pH=7.9, 1 mM EDTA)混合10mM MgCl₂、添加琼脂糖粉末制备得到，在进行电泳之后，可以看到清晰的窄条带，将条带切出，用塑料研磨棒捣碎，使用过滤离心管，然后在离心机中以438g的速度离心3分钟；

（3-2）原子力显微镜表征样品

5μL提纯样品的液滴被添加到刚揭开的平整云母片表面，然后添加40μL的0.5×TE缓冲液等待2分钟，最后添加10μL 10mM NiCl₂用以增强DNA-云母的作用力，样品会在液相ScanAsyst模式下进行测试。

2.根据权利要求1所述基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法，其特征在于核酸结构单元包括两个双螺旋，两个双螺旋平行排列。

3.根据权利要求1或2所述基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法，其特征在于，所述的模板按下述步骤组装：将Seq. No.1至260不同的单链等量地溶解到MilliQ水中，使每条链的最终浓度为250nM；混合在0.5×TE-Mg²⁺溶液中（三羟甲基氨基甲烷（Tris），5mM；乙二胺四乙酸（EDTA），1 mM；盐酸镁，15mM；pH 8.0），其中，短链最终浓度为200nM；将混好的溶液放入PCR仪中，设定反应程序：90℃降到61℃，以1℃/5分钟的速度降温，然后，第二步梯度降温：60℃降到25℃，以每25分钟或2个小时1℃的速度降温得到目标模板。

4.根据权利要求3所述基于多链单元的模块化构筑DNA纳米结构的方法，其特征在于，在所述的模板基础上，得到一半大小的矩形结构按下述步骤：

当120个核酸单元中的一半单元被去除之后，再通过在新的边缘上添加惰性单链用以保护，即总共60个单元，130条不同单链DNA，得到一个具有12个平行双螺旋宽的，具有25个完整螺旋长的方形（12H×25T），尺寸为35nm×90nm的DNA纳米结构。