本發明專利技術公開了一種提高單個ＤＮＡ分子ＡＦＭ圖像對比度的方法，包括如下步驟：修飾云母襯底和制備ＤＮＡ分子樣品，使所述ＤＮＡ分子固定在所述云母襯底表面上；將所述ＤＮＡ分子樣品安裝在ＡＦＭ儀器上；用水溶液修飾ＡＦＭ針尖１－１０分鐘；修飾后的ＡＦＭ針尖取出后安裝在掃描頭上，對所述襯底上的ＤＮＡ分子進行掃描成像。本發明專利技術的提高單個ＤＮＡ分子ＡＦＭ圖像對比度的方法，基于蘸筆納米刻蝕技術，主要通過利用探針在襯底上掃描時，吸附在探針上的部分水溶液轉移到襯底ＤＮＡ分子上的過程，增加單個ＤＮＡ分子的高度，從而達到簡單有效的提高ＤＮＡ分子圖像的對比度。
Method for improving contrast of AFM image of single DNA molecule
The invention discloses a method for improving AFM image contrast of single DNA molecules, which comprises the following steps: modified mica substrate and preparation of DNA molecular samples, the DNA molecules immobilized on the mica substrate on the surface; the DNA molecular samples installed in the AFM instrument; water soluble liquid modified AFM tip 1 10 minutes; the AFM tip modified after removing the installed on the scanning head, the images of the DNA molecule on the substrate. The invention of the method to improve the contrast of single DNA molecules of AFM image, dip pen nanolithography based mainly by using scanning probe on the substrate, the adsorption part aqueous solution from the probe transfer to the substrate DNA molecule, increase of single DNA molecules from simple to highly, effectively improve the DNA molecule the contrast of the image.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種提高單個DNA分子AFM圖像對比度的方法。
技術介紹
原子力顯微鏡(AFM)是研究生物大分子最有用的成像工具之一。利用它不但可獲得空氣氛圍中的生物分子(如DNA和蛋白質)形貌圖像，而且可獲取近生理的液體環境下的生物分子形貌信息，這為研究生物分子的結構和相互作用提供了有效的手段。空氣中對生物分子的成像多采用輕敲模式，由于受針尖壓力、表面作用力等的影響，測得柔軟生物分子高度值往往要比實際小，減小針尖對測量物體的壓力可提高高度測量的數值，這樣能夠較好地反映出生物分子的真實信息。目前為止，對如何提高DNA分子AFM圖像對比度的方法報道很少，但是已經有針對如何提高納米材料(如多聚物)成像對比度的方法，主要采用兩種方法。其一，采取化學修飾的方法，對針尖進行修飾，通過改變針尖與掃描對象作用力的方法，提高圖像的對比度。其二，采用修飾納米材料本身的方法，使其尺度增加，達到提高成像對比度的目的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種新的提高單個DNA分子AFM圖像對比度的方法，增加AFM圖像上單個DNA分子的高度，從而提高DNA分子圖像的對比度。為了達到上述目的，本專利技術的技術方案如下:一種提高單個DNA分子AFM圖像對比度的方法，包括如下步驟:(I)修飾云母襯底和制備DNA分子樣品，使所述DNA分子固定在所述云母襯底表面上；(2)將所述DNA分子樣品安裝在AFM儀器上；(3)用水溶液修飾AFM針尖1-10分鐘；(4)修飾后的AFM針尖取出后安裝在掃描頭上，對所述襯底上的DNA分子進行掃描成像。步驟⑴中，用I(T8-K)-1qM納米金(Nanogold)溶液或KT2-KTM Ni離子溶液修飾云母襯底IOul約I分鐘后。采用分子梳的方法將所述DNA分子拉直并固定在所述云母襯底表面上。步驟⑶中，所述水溶液中含0.1-1%甘油。或，所述水溶液是TE緩沖液(Tris-HCl)，其濃度是10_2M，pH值是8.3。所述TE緩沖液中可含有濃度2X 10_3M的MgCl2或CaCl2。應用本專利技術的方法，掃描時修飾在AFM針尖上的溶液會轉移到襯底上的DNA分子上，DNA分子高度明顯增加，但云母襯底變化較小，這一過程就是蘸筆納米刻蝕(DPN)的過程。這樣，DNA分子與云母襯底的反差增大，所以，圖像的對比度有顯著的提高。本專利技術的提高單個DNA分子AFM成像對比度的方法簡單方便，且在不同方法修飾的云母襯底表面上有效。附圖說明圖1a是本專利技術的第一個實施例的DPN前DNA的形貌圖像；圖1b是圖1a的橫截面圖像；圖1c是本專利技術的第一個實施例的DPN后DNA的形貌圖像；圖1d為圖c的橫截面圖像；圖2a是本專利技術的第二個實施例的DPN前DNA的形貌圖像；圖2b是本專利技術的第二個實施例的DPN后DNA的形貌圖像。具體實施方式下面結合附圖，給出本專利技術的較佳實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本專利技術的功能、特點。本專利技術的 提高單個DNA分子AFM圖像對比度的方法，具體包括如下步驟:(I)修飾云母襯底和制備DNA樣品。本專利技術中，襯底為云母襯底，DNA分子為線狀DNA如lambda DNA或環狀DNA如pBR322。用于修飾所述襯底的試劑可以是納米金球(或稱為納米金顆粒、金顆粒；來自英文的Au particle或Nanogold)溶液或鎳離子溶液。將DNA樣品溶液滴在修飾的云母襯底上，利用分子梳技術將DNA分子拉直并固定。修飾云母襯底的作用是使云母表面帶正電荷，這樣帶負電荷DNA分子就可固定在帶負電荷的云母表面上了，以用于AFM成像。通常的云母襯底，鎳離子和納米金球修飾的云母表面均可用于本專利技術的方法。(2)將所述DNA樣品安裝在AFM成像儀器上。本專利技術中采用的AFM成像儀器是MultiMode Scanning Probe Microscope 系統。其掃描頭為 J 型。AFM 的探針為 NSC 11 和NSC35 (非接觸硅針尖)。成像溫度控制在25°C左右，濕度在30-60%左右。同樣，其他類型或型號的AFM成像儀器以及其他型號的AFM探針也可用于本專利技術的方法。(3)將AFM針尖放置在含水溶液中修飾1_10分鐘。通過非特異性吸附，所述溶液部分吸附于AFM針尖上。這里，水溶液可以是含有0.1-1 %甘油的水溶液，甘油可減少水分的蒸發，以增強針尖的修飾效果。水溶液也可以是其他的緩沖液，如TE緩沖液(10_2MTris-HCl, ρΗ8.3)，并可在TE緩沖液中加入一定濃度的其他物質，如2X IO^3M MgCl2'2X IO^3M CaCl2，以增強水溶液轉移到DNA分子上的作用。不同材料針尖放置浸泡時間應有所不同。(4)修飾后的AFM針尖取出后安裝在掃描頭上，對DNA分子進行掃描成像。下面給出兩個實施例，具體說明本專利技術的方法是如何實現提高單個DNA分子的AFM成像對比度。實施例1:在納米金顆粒修飾的云母襯底上增加的DNA對比度成像效果將新解理的云母襯底用1(Γ8Μ的納米金(Nanogold)溶液IOul修飾約I分鐘后，用蒸餾水將游離的納米金沖洗掉。將DNA溶液滴在納米金修飾的云母襯底上，利用分子梳方法將DNA分子拉直并固定。具體做法是，用TE緩沖液將λ DNA稀釋到濃度l-20ng/ul范圍內，取出2_5ul上述稀釋的DNA溶液放置在修飾的云母襯底一端，用干凈的蓋玻片輕輕與液滴接觸，慢慢地將整個蓋玻片沿著云母襯底的表面移動。在此過程中，由于水流彎月面的作用DNA被拉直，由于云母襯底對DNA的吸附作用，DNA分子被固定在云母襯底上。DNA樣品在空氣中或氮氣中干燥后，用AFM針尖進行掃描成像，如圖1a和圖1b所示，此圖像為蘸筆納米刻蝕技術(DPN)前的圖像。接下來，將AFM針尖(NSC 11)用前面提到的含0.1_1%甘油的水溶液修飾1_10分鐘后，優選的為I分鐘，安裝在AFM上；采用AFM對云母襯底上原來位置的DNA分子進行掃描成像，此過程為DPN成像，如圖1c和圖1d所示。為了比較對比度變化的效果，我們對DPN前和DPN后的DNA分子原位圖像進行比較。圖1a為DPN前DNA分子的形貌圖像，圖1b為圖1a的橫截面圖像。圖1c為DPN后DNA分子形貌圖像，圖1d為圖c的橫截面圖像。掃描范圍為ΙΟμπιΧΙΟμπι。從圖1b和圖1d對DNA分子的高度和寬度進行統計，結果如下:圖1b中DNA分子的高度為0.2±0.1nm ；DNA分子的寬度為25.1 ±4.7nm。圖1d中DNA分子的高度為1.9±0.4nm ;寬度為28.7±5.8nm。其高度增加了 1.7nm,寬度增加了 3.6nm.在利用AFM研究DNA分子時，DNA分子的高度是反應DNA信息的最重要指標。液體中的DNA分子高度為2nm。通常，DNA分子在空氣環境中測定的高度在0.3-0.8nm，本技術的應用使我們獲得了 1.9nm的DNA分子的高度。DNA分子高度的提高與成像時AFM針尖上的緩沖溶液轉移到DNA分子上有關。在制樣時DNA分子經歷了干燥的過程，當帶有緩沖溶液的針尖掃描DNA分子時，針尖上的緩沖溶液就會轉移到襯底上和DNA分子上，由此導致DNA分子高度明顯增加，但襯底變化較小，使DNA分子與襯底的反差增大，所以圖像的對比度有顯著的提高。本專利技術的提高單個DNA分子AFM成像對本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種提高單個ＤＮＡ分子ＡＦＭ圖像對比度的方法，包括如下步驟：（１）修飾云母襯底和制備ＤＮＡ分子樣品，使所述ＤＮＡ分子固定在所述云母襯底表面上；（２）將所述ＤＮＡ分子樣品安裝在ＡＦＭ儀器上；（３）用水溶液修飾ＡＦＭ針尖１－１０分鐘；（４）修飾后的ＡＦＭ針尖取出后安裝在掃描頭上，對所述云母襯底上的ＤＮＡ分子進行掃描成像。
【技術特征摘要】
1.種提高單個DNA分子AFM圖像對比度的方法，包括如下步驟: (1)修飾云母襯底和制備DNA分子樣品，使所述DNA分子固定在所述云母襯底表面上； (2)將所述DNA分子樣品安裝在AFM儀器上； (3)用水溶液修飾AFM針尖1-10分鐘，所述水溶液是含有0.1-1%甘油的水溶液或者TE緩沖液； (4)修飾后的AFM針尖取出后安裝在掃描頭上，對所述云母襯底上的DNA分子進行掃描成像，掃描時修飾在AFM針尖上的水溶液轉移到襯底上的DNA分子上。2.據權利要求1所述的提高單個DNA分子AFM圖像對比度的方法，其特征在于，步驟(I)中，用KT8-KTkiM的納米金(Nanogold)溶液IOul修飾云母襯底約I分鐘，并用蒸餾水將游離的納米金沖洗掉。3.據權利要求1所述的提高單個DNA分子A...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李賓，胡鈞，
申請(專利權)人：中國科學院上海應用物理研究所，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]
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