基于微納制造的下一代基因測(cè)序系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與展望
本文選題:基因測(cè)序 + 固態(tài)納米孔; 參考:《中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué)》2017年04期
【摘要】:基因是遺傳的基本單元,是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列,它不僅與生物體的生、老、病、死等一切生命現(xiàn)象直接相關(guān),也是決定生命健康的內(nèi)在因素,下一代基因測(cè)序儀的研制目標(biāo)是希望能夠?qū)⒒驕y(cè)序的成本大幅度降低,測(cè)序速度快速提高,推進(jìn)基因組技術(shù)的個(gè)性化醫(yī)學(xué)走向現(xiàn)實(shí),基于固體納米孔的基因測(cè)序是最有可能實(shí)現(xiàn)高通量的物理測(cè)序技術(shù),但目前面臨生物分子電信號(hào)的信噪比低、生物分子過孔速度太快以及生物分子在納米孔內(nèi)的輸運(yùn)規(guī)律缺失等挑戰(zhàn),設(shè)計(jì)多模式納米孔傳感器,通過多模式信號(hào)交叉對(duì)比,同時(shí)降低納米孔長(zhǎng)度等方法,是提高檢測(cè)靈敏度的有效方法,借鑒生物納米孔對(duì)DNA過孔速度的控制,利用磁場(chǎng)、聲叉等外力場(chǎng)可以為單堿基的辨識(shí)奠定基礎(chǔ),當(dāng)納米通道的幾何尺寸小于雙電層厚度時(shí),基于連續(xù)理論的泊松-玻爾茲曼方程和納維-斯托克斯方程將面臨挑戰(zhàn),建立納通道內(nèi)生物分子輸運(yùn)規(guī)律將豐富流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容。
[Abstract]:Gene is the basic unit of heredity. It is a specific nucleotide sequence with genetic information on DNA or RNA molecule. It is not only directly related to all life phenomena, such as life, old age, disease, death and so on, but also an internal factor that determines the health of life. The goal of the next generation gene sequencing instrument is to reduce the cost of gene sequencing greatly, to improve the speed of sequencing, and to push the personalized medicine of genome technology to reality. Gene sequencing based on solid nanoparticles is the most likely physical sequencing technology with high throughput, but it is faced with low signal-to-noise ratio (SNR) of biomolecular electrical signals. In order to overcome the challenges such as the speed of biomolecules passing through the pore too fast and the loss of the transport law of biomolecules in the nano-pore, the multi-mode nano-pore sensor is designed, and the multi-mode signals are cross-compared, while the length of the nano-pore is reduced, and so on. It is an effective method to improve the detection sensitivity. By using the control of the DNA passing velocity by using the biological nano-pore, the magnetic field and the acoustic force-field can be used to establish the foundation for the identification of the single base. When the geometric size of the nanochannel is less than the thickness of the double electric layer, Poisson Boltzmann equation and Navier-Stokes equation based on continuum theory will be challenged.
【作者單位】: 東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;江蘇省微納生物醫(yī)療器械設(shè)計(jì)與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(編號(hào):2011CB707605) 國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):51435003,51375092)資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】:Q78
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本文編號(hào):1886635
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