[发明专利]一种双链功能核酸纳米花的组装和形貌调控方法及其应用

说明书

本发明公开了一种双链功能核酸纳米花的组装和形貌调控方法及其应用。利用oxyethyleneglycol bridge修饰引物通过PCR扩增获得的5’端带有粘性末端的扩增子，以此为模板实现双链功能核酸纳米花的组装，且通过核酸定量分析方法，计算发现纳米花对双链核酸的装载率高达86％‑98％；进而通过调节双链功能核酸纯化子浓度、Mg²⁺浓度、焦磷酸根浓度，实现功能核酸纳米花的形貌调控。此外，利用功能核酸纳米花优良的比表面积和核酸特异性，实现了功能核酸纳米花高效捕获单链核酸靶标。本发明调控核酸纳米材料形貌的方法简单、成本低廉，非常适用于单链核酸靶标的检测与生物医学应用。

技术领域

本发明属于生物纳米材料领域，具体涉及一种双链功能核酸纳米花的组装和形貌调控方法及其应用。

背景技术

核酸特有的沃森-克里克碱基配对特性，使其可作为构建各种纳米结构的元件。相比于传统纳米材料，核酸纳米材料具有序列可编程性、自动控制合成、稳定性高以及其本身的功能，从而广泛用于生物医疗、生物技术和纳米电化学中。

常见的核酸纳米结构如多面体、核酸纳米粒子、核酸纳米管、DNA折纸等，这些构建核酸纳米结构的方法均依赖于短的核酸链之间的沃森-克里克碱基配对，然而，这些方法也存在一些缺点，如需要对核酸链进行复杂的设计，需制备大量的核酸链，核酸链间的空间位阻导致其结构不紧密，切口的存在使其易被核酸酶降解，变性等条件会导致其结构的解离从而破坏纳米结构的完整性。因此，需要一种不依赖于沃森-克里克碱基配对作用，只需少量的不含有切口的核酸链来构建堆积紧密、多功能化的核酸纳米结构。

DNA纳米花是一种紧密堆积的非典型的层级的自组装结构，不依赖于沃森-克里克碱基配对，在无机焦磷酸镁的存在下，利用DNA链与焦磷酸镁之间的相互作用，通过DNA液体结晶化、各向异性的有序组装而形成高浓度的多聚体。紧密堆积的DNA纳米花可用于装载各种功能基团，如药物和成像物质等，纳米花的形貌大小对于其应用具有重要作用。因此，对于纳米花形貌的调控的研究十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种双链功能核酸纳米花的组装和形貌调控方法及其应用。

为了实现本发明的目的，利用oxyethyleneglycol bridge修饰引物通过PCR扩增获得的5’端带有粘性末端的扩增子，以此为模板实现双链功能核酸纳米花的组装，且通过核酸定量分析方法，计算发现纳米花对双链核酸的装载率高达86％-98％；进而通过调节双链功能核酸扩增子浓度、Mg²⁺浓度、焦磷酸根浓度，实现功能核酸纳米花的形貌调控。此外，利用功能核酸纳米花优良的比表面积和核酸特异性，实现了功能核酸纳米花高效捕获单链核酸靶标。

第一方面，本发明提供一种双链功能核酸纳米花的组装方法，用化学修饰的核酸引物对基因组进行PCR扩增获得扩增子，对所述PCR扩增子进行纯化，获得纯化子，以所述纯化子为模板进行双链功能核酸纳米花的组装；

所述的化学修饰的核酸引物为上游引物和下游引物；

上游引物1为序列表中SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列通过化学修饰基团连接后得到的引物；

上游引物1的序列为5’-GGGGGGAAGAGGGAAGGTT-oxyethyl eneglycol bridge-TTGTGAAATTATCGCCACGTTCGGGCAA-3’；

下游引物1为序列表中SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列通过化学修饰基团连接后得到的引物；

下游引物1的序列为5’-GGGGGGAAGAGGGAAGGTT-oxyethyl eneglycol bridge-TTTCATCGCACCGTCAAAGGAACC-3’；

所述的化学修饰基团为oxyethyleneglycol bridge，具体结构为：