細(xì)胞膜上的離子通道承擔(dān)細(xì)胞間的物質(zhì)交換與信號(hào)傳遞等生理活動(dòng)。特定的外界刺激因素如光、電壓、氣體信號(hào)分子、離子、生物大分子等將導(dǎo)致離子通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,促使離子通道打開(kāi)或者關(guān)閉,從而調(diào)控物質(zhì)的跨膜傳輸。這種能使離子通道打開(kāi)或者關(guān)閉的行為稱(chēng)為離子門(mén)控。自然界中的離子門(mén)控行為啟發(fā)研究者們開(kāi)發(fā)出了各種各樣的仿生納米通道,并進(jìn)一步應(yīng)用于納米流體器件、納米傳感器的構(gòu)建,從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)檢測(cè)與分離、控制傳輸?shù)裙δ�。雖然各種外界刺激因素調(diào)控的離子通道已經(jīng)被廣泛的研究,但是對(duì)于其門(mén)控行為的機(jī)理研究相對(duì)較少。目前,各種各樣的生物傳感器已被用于核酸檢測(cè),而固態(tài)納米通道近年來(lái)已被報(bào)道可用于檢測(cè)生物大分子,小分子等,通常使用的固態(tài)納米通道的材料主要為1D,2D納米材料,而三維納米尺度的限域空間環(huán)境被認(rèn)為有利于固定更多的探針?lè)肿?以及增大探針?lè)肿优c目標(biāo)分子的接觸面積,以實(shí)現(xiàn)更多的輸運(yùn)或者檢測(cè)信號(hào),從而提高傳感器的靈敏性和特異性。納米通道檢測(cè)DNA主要是基于DNA雜交原理,將單鏈目標(biāo)核酸固定在通道表面,通過(guò)加入與之雜交的目標(biāo)單鏈核酸,改變通道的表面電荷密度或者通道的有效直徑,從而觸發(fā)電流變化,以達(dá)到檢測(cè)DNA的目的... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１．３?（Ａ）?Ａ１２０３直形通道的制備；（Ｂ）?Ａｈ〇３沙漏形通道的制備

？ｌ．〇ｎ?〇．．０？?ｌ，ｙ；?Ｆｉｎｔ?ｏｖｏｄ．ｕｌｌｏｎ??ａ?ｂ?ｃ??－隋ｒ?，謂ｒ??：：「：［８：『二二?：？＝”」；？一一??ｗｓ—＿ｉ?———?ｉＳ：：，：?：．．?ｄ．－，??問(wèn)?Ｖｉｓ?ａｎｄ?ＵＶ?ｄｕａｌ－ｐｈｏｔｏ－ｒｅｓｐｏｎｓｅ??Ｄａｒｋ－Ｖｉｓ－ＵＶ?ｔｅｒｎａｒｙ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ??■■?Ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｂｙ?Ｎ３??Ａｌｕｍｉｎａ?ｎａｎｏｃｈａｎｎｅｌｓ?ＨＨｉ?Ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ｂｙ?ＳＰ－ＣＯＯＨ??圖１．３?（Ａ）?Ａ１２０３直形通道的制備；（Ｂ）?Ａｈ〇３沙漏形通道的制備。??（Ａ）?１?ｉｍｉｉｉｍｉｉｉ?｜?（Ｂ）??廣、＼沒(méi)３＾４?和一財(cái)???Ｊ?，?Ｖ—?２０Ｄ?ｎｏｌｏ?ＳＯＤ?ｒ？ｎ??１??？??▼?，？??ｆ?＾?…、ｙ?＇——?＼?，一二??ｊ?３３Ｃ－？ｒ．?Ｊ??Ｖ?＾ＯｎｍＳｉＯｊ??ｔ＿ｙ?ｖＺ??圖１．４?（Ａ）?Ｓｉ３Ｎ４膜通道的制備；（Ｂ）?ＳｉＯ：；膜通道的制備。??有機(jī)材料的納米膜制備納米通道通常需要先進(jìn)行重離子轟擊，而后聚合物薄膜??會(huì)破碎形成重離子潛行軌跡［５３］。單離子轟擊可以形成單通道膜，而高密度的離子轟＇??擊則會(huì)形成多通道膜。己有相關(guān)的報(bào)道對(duì)不同的有機(jī)材料制備納米通道的方法進(jìn)行??了詳細(xì)的描述［５４＿５５］，通過(guò)控制刻蝕液濃度、刻蝕時(shí)間、刻蝕溫度等可制備得到不同??形狀和尺寸的納米通道。其中ＰＥＴ膜制備的單納米通道是首個(gè)離子電流可以隨電壓??波動(dòng)而變化的非生物通道體系［￥５７］。其材料易得、制備工藝簡(jiǎn)單、物理性質(zhì)穩(wěn)定、??表面性質(zhì)可調(diào)節(jié)、幾何結(jié)構(gòu)可控，且能夠?qū)?

項(xiàng)士學(xué)位論文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??行刻蝕，通過(guò)對(duì)刻蝕溫度、刻蝕液濃度、刻蝕時(shí)間的控制，制備出不同形狀、不同??尺寸的納米通道。如圖１．５所示，利用ＰＥＴ膜刻蝕得到的納米通道形狀主要有直形、??錐形、外雙錐形、子彈形、雪茄形等。在之前報(bào)道的各種納米通道中，具有圓錐形??狀的功能化固態(tài)納米通道由于其不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和較為準(zhǔn)確的電流響應(yīng)而具有巨大的??潛力因此本文選用錐形的納米通道來(lái)進(jìn)行后續(xù)研宄。??１１?Ａ?ｉｌ??重離子轟＾?＿改變刻蝕條件」直形推形?子彈形ｉ??ｐｅｔ?ｐｅｔ?Ｌ＇Ｖ??離子徑跡膜?、、、、?外推形?ｇ茄形?，！??、、＇??????圖１．５不同形狀的納米通道的制備??１．２．３納米通道的修飾方法??納米通道的修飾方法主要有電化學(xué)沉積法、自組裝法以及化學(xué)修飾法。其中化??學(xué)修飾法較為常見(jiàn)，化學(xué)修飾法有點(diǎn)擊反應(yīng)修飾、酰胺縮合修飾等。對(duì)于高分子材??質(zhì)的納米通道，由于刻蝕后表面裸露出大量的羧基，因此只需通過(guò)溫和的酰胺縮合??反碼就可將氨基衍生化的功能分子共價(jià)修飾到納米通道的內(nèi)表面，此種方法操作簡(jiǎn)??單，且修飾的效率高。故酰胺縮合修飾的方法是高分子材質(zhì)納米通道最常用的修飾??方法１６２６４１。利用酰胺縮合反應(yīng)將功能化分子修飾到通道內(nèi)，需要先將通道內(nèi)裸露的??羧基進(jìn)行活化，生成活性中間體，然后再與氨基衍生化的功能化分子發(fā)生反應(yīng)。針??對(duì)脂溶性分子，選用（３－二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺（ＥＤＣ）和五氟苯酚（ＰＦＰ）??作為活化劑；對(duì)于水溶性分子，則選用（３－二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺（ＥＤＣ）??和琥珀醜亞胺（ＮＨＳ）作為活化劑，活化修飾過(guò)程見(jiàn)圖１．６所示。有時(shí)也需用到自


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