Although strategies for the immobilization of DNA oligonucleotides onto surfaces for bioanalytical and top-down bio-inspired nanobiofabrication approaches are well developed, the effect of introducing spacer molecules between the surface and the DNA oligonucleotide for the hybridization of nanoparticle–DNA conjugates has not been previously assessed in a quantitative manner. The hybridization efficiency of DNA oligonucleotides end-labelled with gold nanoparticles (1.4 or 10 nm diameter) with DNA sequences conjugated to silicon surfaces via hexaethylene glycol phosphate diester oligomer spacers (0, 1, 2, 6 oligomers) was found to be independent of spacer length. To quantify both the density of DNA strands attached to the surfaces and hybridization with the surface-attached DNA, new methodologies have been developed. Firstly, a simple approach based on fluorescence has been developed for determination of the immobilization density of DNA oligonucleotides. Secondly, an approach using mass spectrometry has been created to establish (i) the mean number of DNA oligonucleotides attached to the gold nanoparticles and (ii) the hybridization density of nanoparticle–oligonucleotide conjugates with the silicon surface–attached complementary sequence. These methods and results will be useful for application with nanosensors, the self-assembly of nanoelectronic devices and the attachment of nanoparticles to biomolecules for single-molecule biophysical studies.

中文翻译：

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DNA 功能化荧光团和金纳米粒子与 DNA 功能化硅表面的高效自组装：寡聚体间隔物的影响

尽管将 DNA 寡核苷酸固定到表面以用于生物分析和自上而下的仿生纳米生物制造方法的策略已得到很好的发展，但在表面和 DNA 寡核苷酸之间引入间隔分子以实现纳米颗粒-DNA 偶联物的杂交的效果以前从未有过以定量的方式进行评估。发现用金纳米粒子（直径为 1.4 或 10 nm）末端标记的 DNA 寡核苷酸的杂交效率与通过六乙二醇磷酸二酯寡聚体间隔物（0、1、2、6 个寡聚体）缀合到硅表面的 DNA 序列无关。长度。为了量化附着在表面的 DNA 链的密度和与表面附着的 DNA 的杂交，已经开发了新的方法。首先，已经开发了一种基于荧光的简单方法来确定 DNA 寡核苷酸的固定密度。其次，已经创建了一种使用质谱法的方法来确定 (i) 连接到金纳米粒子的 DNA 寡核苷酸的平均数量和 (ii) 纳米粒子-寡核苷酸缀合物与硅表面连接的互补序列的杂交密度。这些方法和结果将有助于纳米传感器的应用、纳米电子设备的自组装以及纳米颗粒与生物分子的连接，以进行单分子生物物理研究。已经创建了一种使用质谱法的方法来确定 (i) 连接到金纳米粒子的 DNA 寡核苷酸的平均数量和 (ii) 纳米粒子 - 寡核苷酸缀合物与硅表面附着的互补序列的杂交密度。这些方法和结果将有助于纳米传感器的应用、纳米电子设备的自组装以及纳米颗粒与生物分子的连接，以进行单分子生物物理研究。已经创建了一种使用质谱法的方法来确定 (i) 连接到金纳米粒子的 DNA 寡核苷酸的平均数量和 (ii) 纳米粒子 - 寡核苷酸缀合物与硅表面附着的互补序列的杂交密度。这些方法和结果将有助于纳米传感器的应用、纳米电子设备的自组装以及纳米颗粒与生物分子的连接，以进行单分子生物物理研究。