Small Methods: DNA纳米结构的直接表征新方法

DNA纳米技术能够通过分子水平的合理设计,构筑多种尺寸形状可控的组装体。基于DNA纳米结构的复合材料在生物医药,化学传感,以及等离子体纳米结构的构建方面具有重要的潜在应用。DNA纳米结构一直以来主要是通过原子力显微镜(AFM)进行形貌表征。然而,由于扫描探针针尖的曲率导致样品水平方向的分辨率很低。传统AFM探针针尖的曲率半径一般在20nm左右,水平分辨率仅能达到5~6nm。并且AFM的分辨率还与样品的属性以及扫描环境(气相还是固相)密切相关。相反,透射电子显微镜(TEM)可以呈现核酸分子的亚纳米特征。然而,DNA纳米结构由于低电子密度导致在TEM下呈现出低对比度从而影响其形貌特征的观察,因此会采用负染方法或者直接采用明场的冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM)进行形貌表征。这些表征手段准备程序繁琐,操作复杂,急需一种简单的方法对DNA纳米结构进行形貌表征。

Wiley旗下的《Small Methods》最近发表的一项研究中,美国能源部所属国家实验室Ames Laboratory的Tanya Prozorov博士及合作者采用高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)将DNA折纸纳米结构沉积到超薄电子透明基底上,不经负染可以实现DNA纳米结构的直接成像。这种方法非常简单,不需要复杂的样品处理过程,直接将整个DNA纳米结构沉积在基底上进行成像,并且分辨率很高。该方法可以实现在厚度为25纳米的碳基支持膜上进行约1纳米高的DNA三角形的边缘检测,能够实现骨架链之间的距离以及DNA折纸结构的长度的测量。并且,该文章还对三种市售的TEM支持膜的成像分辨率进行了系统分析。此外,文章中还详细考察了基底表面的前处理中阳离子浓度对图像成像分辨率的影响。该研究为DNA相关领域的研究人员提供了直接有效的样品制备方法,并且为DNA纳米结构的高分辨率成像和表面形貌的表征提供了详细的参考。相关文章以“Imaging of Unstained DNA Origami Triangles with Electron Microscopy”为题发表在Small Methods上。