Binding and orientation of 3D DNA structures on UV-lithography patterned PIII surface

Abstract

DNA nanotechnology shows promising applications due to its ability to present more than 200 functionizable sites on its structure with a 6nm spatial resolution. However, DNA nanostructures cannot be directly self-assembled onto a functional device since they are always synthetized in solution. For the last decade, only 2D nanostructures have been bound and oriented to non-polymeric surfaces with the aid of high resolution lithography. In this project, we have designed a method to attach and orientate a 3D DNA barrel polymer on a low resolution UV-patterned PIII surface through DNA hybridization of complimentary DNA strands on both barrel and surface. Exact placement and orientation are accomplished by incorporating complimentary interfaces on both sides of the binding. The nature and design of these barrels make possible the use of a UVlithography pattern, what implies cheaper and more accessible devices. Moreover, using 3D DNA structures enables a new set of applications. The first results obtained through fluorescence imaging and TEM anticipate feasibility of this method. These results include a proof of principle of the UV-patterned PIII surface, verification on the ability to create polymers with a control on the position of each monomer and the verification on the fluorescence detection method.

El objetivo de este proyecto es ensanchar el conocimiento sobre como posicionar y orientar estructuras de ADN en dispositivos En particular, este proyecto usa barriles 3D de ADN sobre superficies tratadas con plasma mediante el uso de litografía UV. Se usa este tipo de litografía para abaratar costes de los dispositivos potenciales, así como conseguir que la tecnología sea más accessible ya que la fotolitografía no necesita una sala blanca. El uso de estructuras 3D aumenta el margen de aplicaciones potenciales ya que se abre el mundo a nuevas formas, posibilidades de encapsular partículas y se añade la propiedad de mantener nanopartículas a una cierta distancia de la superficie. Los resultados obtenidos en este proyecto indican que es posible estampar las superficies PIII tal y como se ha diseñado. Además, se demuestra que los barriles de ADN también pueden funcionalizarse y detectarse de acuerdo con el diseño explicado en el propio proyecto.

L'objectiu d'aquest projecte és eixamplar el coneixement sobre com es poden posicionar i orientar estructures d'ADN en dispositius. En particular, aquest projecte busca posicionar i orientar barrils 3D d'ADN sobre superfícies tractades amb plasma mitjançant l'ús de litografia UV. S'utilitza fotolitografia per tal d'abaratir els costos de potencials dispositius, així com fer la tecnologia més accessible ja que aquest tipus de litografia no necessita una sala blanca. L'ús d'estructures 3D augmenta el marge de aplicacions potencials ja que s'obre el món a noves formes, la possibilitat d'encapsular partícules i la propietat de poder mantenir nanopartícules a una certa alçada respecte la superfície. Els resultats obtinguts en aquest projecte indiquen que es poden estampar les superfícies PIII de la forma que s'ha dissenyat. A més també s'ha demostrat que els barrils a utilitzar es poden funcionalitzar i detectar d'acord amb el disseny exposat en el propi treball de fi de grau.