[发明专利]一种基于DNA折纸纳米组装体构建的表面等离激元增强信号探针及其制备方法与应用

说明书

本发明属于DNA纳米技术领域，涉及一种基于DNA折纸纳米组装体构建的表面等离激元增强信号探针及其制备方法与应用。该探针包括菱形DNA折纸元件和银壳金核纳米粒子，所述银壳金核纳米粒子表面修饰有4‑巯基苯甲酸信号分子及巯基DNA；所述菱形DNA折纸元件由两个三角形DNA折纸单元构成，所述银壳金核纳米粒子通过所述巯基DNA与所述菱形DNA折纸元件的碱基互补配对固定于所述两个三角形DNA折纸单元的结合位点。本发明解决了在金纳米粒子上同时标记4‑巯基苯甲酸和巯基DNA的组装效率低和稳定性差的问题，使功能化金属纳米粒子更高效地有序排布在DNA折纸上，构建出高机械稳定性的增强等离子体激元信号的纳米光学材料。

技术领域

本发明属于DNA纳米技术领域，具体地，涉及一种基于DNA折纸纳米组装体构建的表面等离激元增强信号探针，以及该探针的制备方法与应用。

背景技术

表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering，SERS)可以对分子结构进行高度敏感的结构检测，提供独一无二的分子指纹图谱，灵敏度低至单分子水平，具有快速、灵敏、高效、抗光漂白、所需样品少、多种组分可同时进行检测等优势，在痕量快速检测中具有广阔的应用前景。近年来，制备具有高SERS效应、良好稳定性及重现性的SERS基底已成为研究热点，目前SERS主要依赖于金属纳米颗粒表面放大局域表面等离子体共振激发产生的电磁场，主要是利用Au或Ag纳米结构。当两个等离子体金属纳米粒子相互接近时，两者表面等离子激元在近距离下发生相互耦合，从而产生独特的光学近场效应，此时电磁场集中在一个非常小的纳米大小的体积，即拉曼信号增强于二聚体纳米天线的耦合纳米结构之间，被称为SERS热点。聚合纳米材料无法精确控制纳米间隙，DNA分子的寻址性类似于电子学中的测试电路板，其中的各种元件可以放置在预定的位置，DNA折纸技术可实现DNA自组装纳米结构组件定位精度在1nm以内的精巧控制，通过特殊设计将功能化的分子或纳米粒子通过与DNA偶联精确定位到折纸结构上构建出结构可控、高效负载的信号放大探针，将提供具有超高灵敏度的检测技术，因此在金纳米粒子上实现多种功能化并提高其在DNA折纸上的组装效率和稳定性可极大程度地推动DNA纳米技术的利用和发展。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于DNA折纸纳米组装体构建的表面等离激元增强信号探针及其制备方法与应用。本发明解决了在纳米金粒子上同时标记4-巯基苯甲酸(4-MBA)和修饰巯基DNA的组装效率低和稳定性差的问题，使功能化金属纳米粒子能更高效地有序排布在DNA折纸上，构建出一种高机械稳定性的增强等离子体激元信号的纳米光学材料，有助于探针标记生成复杂的DNA折纸组件，用于定制功能纳米光学组装产物。

本发明的第一方面提供一种基于DNA折纸纳米组装体构建的表面等离激元增强信号探针，该探针包括菱形DNA折纸元件和银壳金核纳米粒子，所述银壳金核纳米粒子表面修饰有4-巯基苯甲酸(4-MBA)信号分子及巯基DNA；所述菱形DNA折纸元件由两个三角形DNA折纸单元构成，所述银壳金核纳米粒子通过所述巯基DNA与所述菱形DNA折纸元件的碱基互补配对固定于所述两个三角形DNA折纸单元的结合位点。

本发明的探针以4-巯基苯甲酸(4-MBA)作为信号标记分子，利用DNA折纸自组装技术在菱形折纸对称的中空位置有序排列金属纳米粒子，从而实现等离激元信号增强。

根据本发明，优选地，所述银壳为沉积在金纳米粒子表面的2-3nm厚度的银层。

本发明克服了大粒径纳米金结合力弱而排斥力强的难点，所述金纳米粒子的粒径优选为50nm。

根据本发明的上述原理，可构建菱形DNA折纸元件，具体地，所述菱形DNA折纸元件由三角形DNA折纸单元A和三角形DNA折纸单元B自组装形成。

进一步地，所述三角形DNA折纸单元A由M13mp18噬菌体环状单链DNA、订书钉链、捕获链、第一组对接链经退火形成。