Kendiliğinden düzenlenen tek tabaka yöntemi ile ışık kontrollü dna çip tasarımı

Bu çalışmada, Si(100) yüzeyleri üzerinde yeni bir ışık kontrollü DNA çip tasarlanmıştır. Bu ışık kontrollü malzeme Si(100) üzerinde 3-Glisidoksipropiltrimetoksisilan (GPTS) ve 4,(4'-aminofenilazo) benzoik asit (APABA) moleküllerinden oluşan azobenzen içeren birimlerin kendiliğinden düzenlenen tektabakaları (KDT) ile hazırlanmıştır. Işık-duyarlı APABA molekülü Schündehütte metodu kullanılarak sentezlenmiş ve yapısal analizi FTIR, NMR ve LC-MS ile gerçeklestirilmiştir. Azobenzen tektabakaları Si(100) yüzeyleri üzerine GPTS ara bağlanmalarıyla oluşturulmuştur. Hazırlanan modifiye yüzeyler, X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), değme açısı ölçümleri ve atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) ile karakterize edilmiştir. APABA moleküllerinin tersinir fotoanahtar performansları DMSO ortamında UV spektrofotometresi ile incelenmiştir. Yüzeylerin foto-geri dönüşümlülük mekanizmasını anlamak ve kontrol edebilmek için yüzeyler UV ve vis ışık ile ışınlandıktan sonra farklı sıvılar kullanılarak değme açısı ölçümleri alınmıştır. Bu değme açısı ölçümleri UV ve vis ışık ile ışınlanan APABA-modifiye yüzeylerinin, yüzey enerji bileşenlerinin Lifshitz?van der Waals/asit-baz yaklaşımı yardımı ile hesaplanmasında kullanılmıştır. Fotoanahtar yüzeylerin toplam yüzey enerjileri, vis ve UV ışınlamalarından sonra sırasıyla 37.28 mJ/m2 ve 36.95 mJ/m2 olarak hesaplanmıştır. Işık kontrollü DNA çipin hazırlanması için, Cy3 etiketli amino-uç gruplu tek iplik prob-DNA dizileri fotoanahtar yüzeylere immobilize edilmiştir. Prob-DNA derişimi ve inkübasyon zamanı floresans mikroskobu kullanılarak araştırılmıştır. Optimum hibridizasyon şartları Cy5 etiketli eşlenik DNA ile floresans mikroskobu kullanılarak çalışılmıştır. Ayrıca hazırlanan yüzeylerin vis ve UV ışık ile ışınlandıktan sonraki DNA hibridizasyonlarının ışık ile kontrolü konfokal mikroskobu ile gösterilmiştir. Hazırlanan ışık kontrollü DNA çip için hibridizasyon yüzdeleri, çipin açık ve kapalı pozisyonları için sırasıyla % 61 ve % 5 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, Yoğunluk Fonksiyonları Teorisi (DFT) kullanılarak teorik hesaplamalar yapılmıştır. APABA moleküllerinin epoksi-sonlu Si(100)-(2x2) yüzeyleri üzerine bağlanma mekanizmaları ve enerjileri teorik olarak incelenmiştir. Öncelikle, trans-APABA moleküllerinin epoksi-sonlu Si(100) yüzeyleri üzerine kimyasal bağlanması için iki olası model önerilmiştir; (i) karboksil ucundan bağlanma (Model 1), (ii) amino ucundan bağlanma (Model 2). Hesaplamalar, Model 1'in 0.43 eV daha kararlı olduğunu göstermiştir. İkinci olarak ise, trans-APABA molekülleri farklı açılarla bükülerek yüzeyler üzerinde cis-APABA molekülleri elde edilmiştir. Sonuç olarak trans-APABA yüzeylerinin cis-APABA yüzeylerinden 1.65 eV daha kararlı olduğu bulunmuştur.