虞国凯 魏余辉 刘 林,3 张 萍 王 硕,3 刘文静,3 周星飞 李 宾

基于原子力显微术的DNA折纸弹性模量的研究

虞国凯1魏余辉2刘 林2,3张 萍2王 硕2,3刘文静2,3周星飞1李 宾2

1（宁波大学 理学院 宁波 315211）
2（中国科学院上海应用物理研究所 物理生物学研究室 嘉定园区 上海 201800）
3（中国科学院大学 北京 100049）

原子力显微术(Atomic force microscopy, AFM)的力学成像模式可在高分辨成像的同时，定量测量材料的力学性质。然而，对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid, DNA)折纸为检测样品，将峰值力定量纳米力学模式(Peak Force Quantitative Nanomechanical Mapping, PF-QNM)作为测量手段研究了DNA分子的力学性质，探索不同作用力对DNA折纸弹性模量的影响。结果表明，当峰值力控制在80−100 pN时，峰值力成像稳定，获得的杨氏模量维持在约10 MPa。与传统力曲线阵列模式(Force volume mapping, FV)相比较，在小力区(＜100 pN)，两种方法符合性较好。这种峰值力定量纳米力学模式为DNA分子定量力学性质研究提供了一种简便而有效的研究方法。

原子力显微术，DNA折纸，杨氏模量，峰值力

原子力显微术(Atomic force microscopy, AFM)自1986年发明以来[1]，已经广泛应用于各类样品的形貌表征[2−3]和力学性质的测量[4−5]。其中，AFM的力曲线阵列模式(Force volume mapping, FV)[6]是测量不同材料力学性能（形变量、杨氏模量、粘滞力等）有效的检测方法。FV模式的特点在于原子力显微镜的探针在接触样品过程中，探针悬臂部分的偏折与探针末端与样品间的相互作用力相关。一束激光投射在探针悬臂的背面，光电二极管记录激光的偏折信息，由此可获得探针与样品表面的力曲线，通过分析力-距离曲线得到样品的纳米力学性质。……