以電泳分析以及 XPS 檢測 Ni-DNA 之形成

由之前的文獻可以知道，當 ds-DNA 於一些二價的金屬離子 ( Co²⁺、Ni²⁺、和 Zn²⁺) 溶液中，且環境的 pH 值大於 8.5 時，二價的金屬離子會取代 G1 和 T3 亞胺 基團上的一個質子，而形成 M-DNA[25,28,29,55]。在本實驗中。我們以二價的鎳離子 於鹼性的環境下 (pH = 9.0) 參雜入 DNA (poly-TG) 的雙股螺旋中，而形成 Ni-DNA helix (P-fc)，其方法如 3.2.2.1 所述。為了確定 DNA 是否轉換為 Ni-DNA，我們以 電泳分析來做檢測。如圖 3.7 所示，第 1 欄為 ds-DNA 樣品，第 2 欄為 Ni-DNA 樣 品而第3 欄為 Ni-DNA 經過 25 mM EDTA ( pH = 9.0) 處理後的樣品[93]。由電泳跑 膠的結果可以明顯的發現，在第1 欄以及第 3 欄處，即 native DNA 與經由 EDTA 處 理後的 Ni-DNA 都有螢光現象產生，而 Ni-DNA 的樣品 (第 2 欄) 則沒有。在電泳 分析過程中，所使用的螢光染劑為 SYBR Green，它具有平面的化學結構，且帶一個 正電荷(如同 EtBr)，如圖 3.8 所示。核酸在膠體中可經 SYBR Green 染色，SYBR Green 會嵌入核酸鹼基中，以紫外光照射，則核酸吸收紫外線波長的光線，再經 SYBR Green 放出可見波長的光線，因此在 DNA 的樣品中可以明顯看到螢光產生。然而當 native DNA 形成 Ni-DNA 之後，雖然整體的構形並沒有顯著的改變[25,58]，但由於在 Ni-DNA 鹼基對之間多了一個帶正電荷的金屬離子，使得 Ni-DNA helix 與 SYBR Green 之間產生了靜電排斥力，造成 SYBR Green 無法嵌入核酸鹼基中，也因此在紫 外光照射後，並不會放出螢光。當我們將 Ni-DNA helix 經由 EDTA 處理後，EDTA 容 易與金屬離子形成錯合物的特性，會使得鹼基對中的鎳離子被抓出，此時，Ni-DNA 將 會轉換回 native DNA[25-27,93]。在靜電排斥力消失的情況下，SYBR Green 又可以嵌 入核酸鹼基中，再經由紫外光照射後，就如同第1 列的 native DNA 樣品一樣，可以 發現有螢光的現象產生。

圖 3.7 Ni-DNA 與 native DNA 之電泳分析結果

圖 3.8 SYBR Green 之化學結構圖

圖 3.9 為純金表面與經由 Ni-DNA (P-fc) 修飾後之 XPS N 1s core level spectra 分 析結果，由圖上可以清楚看到，在純金表面上 (a) 並沒有 N 1s 的訊號。當金表面經 由 Ni-DNA 修飾後 (b)，於 398 eV ~ 402 eV 之間有明顯的 N 1s 訊號產生，經由 60 秒 的 ion sputtering 後 (c)，原本位於 398 eV ~ 402 eV 間的訊號則有顯著消失的現象。

相同的情況也發生在 XPS Ni 2p core level spectra 分析上 (圖 3.10)，當金表面經由 Ni-DNA helix 修飾後 (b)，在 856.1 eV 處有一訊號峰產生，此訊號峰為 Ni²⁺ 2p3/2 之 鍵結能，而在874.5 eV 處的訊號峰則為 Ni²⁺ 2p1/2，相對的在862.8 eV 與 881.1 eV 的 訊號峰為則分別為 Ni²⁺ 2p3/2 與 Ni²⁺ 2p1/2 的伴線 (Setallite line) 特徵[94]。同樣在經 過 60 秒的 ion sputtering 後 (c)，Ni 2p 的訊號也會消失。進一步的將圖 3.9 中

Ni-DNA 於 398 eV ~ 402 eV 之間 N 1s 訊號做波峰分離模擬如圖 3.11 所式，大致上 可以分離出4 個特徵波，其鍵結能分別位於 398.84、400.02、401.02 以及 402.27 eV，

依據之前所發表過的文獻可知[95-97]，位於 400.02、401.02 以及 402.27 eV 處的波峰 為大致上分別為 DNA 分子中 –N= 共軛雙鍵、-NH2 以及 –NH³⁺ 的表現，而位於 398.84 的波峰則為 Ni-N 的鍵結能。

藉由電泳分析以及 XPS 分析的結果，可以得知 native DNA 於鹼性的 (pH = 9.0) 二 價 鎳 離 子 溶 液 中 時 ， 鎳 離 子 會 取 代 G 和 T 鹼 基 上 亞 胺 基 的 質 子 形 成 Ni-DNA，並且 Ni-DNA helix 是具有可逆性的，可以藉由 EDTA 的處理而轉換回 native DNA 的形態。而 DNA 分子也可以藉由硫醇分子自組裝於金表面，並於二價鎳 離子溶液中形成 Ni-DNA helix 單分子層。

圖 3.9 Ni-DNA 之 XPS N 1s core level spectra 分析結果。(a) 純金表面 (b) Ni-DNA 修 飾之金表面 (c) 經由 60 秒的 ion sputtering 處理後之 Ni-DNA 修飾金表面

圖 3.10 Ni-DNA 之 XPS Ni 2p core level spectra 分析結果。(a) 純金表面 (b) Ni-DNA 修飾之金表面 (c) 經由 60 秒的 ion sputtering 處理後之 Ni-DNA 修飾金表面

圖 3.11 Ni-DNA 之 XPS N 1s core level spectra 波峰分離模擬。400.02 eV 為 –N= 共 軛雙鍵的鍵結能、401.02 eV 為 -NH2的鍵結能，以及402.27 eV 為 –NH³⁺ 的鍵結能，

而位於398.84 的波峰則為 Ni-N 的鍵結能