[发明专利]一种简单构筑无限生长DNA纳米机构的方法

说明书

本发明涉及一种简单构筑无限生长DNA纳米结构的方法，具体涉及了以四条DNA单链构筑无限生长的DNA纳米结构，以4条DNA单链组成的单元构筑理论上可以无限生长的DNA纳米结构，这里的四条DNA单链只要在配对上符合我们的设计，就可以随机生成。本发明通过极少的链构筑了大型DNA纳米结构。该DNA纳米结构易于修饰，具备良好的生物相容性。本发明中的制备方法简单。该单元组成的结构在理论上无限生长，在实验中也能得到超过10μm长的结构。

技术领域

本发明涉及DNA纳米结构的构筑方法，具体涉及一种简单构筑无限生长DNA纳米机构的方法，本发明属于纳米生物材料领域。

背景技术

在DNA纳米技术领域中，Nadrian C. Seeman首次提出利用DNA碱基互补配对的原则可将DNA组装成复杂的空间结构，开创了利用DNA作为纳米级构筑材料而非遗传信息载体的新领域。随后，研究人员通过构造不同基元模块，如DXdouble-crossover、TX(triple-crossover)模块、十字模块和对称模块，并用模块组装得到各式各样的图形结构二维阵列，方形网格等，但模块法组装是借助于小结构单元的碱基互补配对连接成较大的图形结构，其尺寸和形状难以精确控制。

2006年，Paul W. K. Rothemund提出了一个全新的名词“DNA折纸术”DNAorigami。他将一条基因组DNA长链M13mp18与数百条短链DNA混合，通过在特定位置的碱基互补配对进行折叠连接，得到了三角形、五角星、笑脸等宛如折纸作品一般令人惊叹的复杂二维结构，比通过模块DNA自组装方法得到的结构更为精密，堪称DNA纳米技术一次里程碑式的突破。“DNA折纸术”以其较高的产率，较易设计的特被众多科研工作者使用并挖掘其特性。

“DNA折纸术”在一段时间内引领了潮流。而tile模式却具有其独特的灵活性，可以通过精心的设计得到不同的结构单元，进而设计出“DNA折纸术”无法做出的结构。Maochengde 等人寻找到了通过极少的链构筑无限生长结构的方法，其结构是利用单链中的回文序列，做到单链与其相同的单链互补形成结构单元，最终利用这种单元构筑大型无限生长结构。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种简单构筑无限生长DNA纳米机构的方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种简单构筑无限生长DNA纳米结构的方法，包括以下步骤：

1）DNA单元设计：

每个DNA单元设计中包含两个单元，每个单元包含两条单链，总共需要四条不同的单链；每条单链DNA的a区域与d区域被称为粘性末端，而b区域与c区域被称为核心区，单元之内通过核心区的碱基配对连接而成，即单元内通过b区域与c区域的配对连接；当两条单链通过核心区配对完成之后会得到一个具有四个粘性末端的单元；核心区的碱基数为16个碱基；即：四条单链形成的两个DNA单元之间通过粘性末端一一配对，相互结合，即一个单元的a区域与另一个单元的a区域结合，一个单元的d区域与另一个单元的d区域结合；粘性末端的长度为10个碱基；

（2）DNA单元的扩展

满足DNA单元内核心区互相配对，单元间粘性末端互相配对；

（3）DNA无限生长结构的组装

将4条不同的单链等量地溶解到MilliQ水中，使每条链的最终浓度为1μM； 混合在0.5×TE-Mg²⁺溶液中，将混好的溶液放入PCR仪中，设定反应程序：90℃到61℃以每5分钟降低1度的速度降温，然后第二步梯度降温：60℃到25℃以每25分钟或2个小时1度的速度降温；

（4）结构原子力显微镜表征。