發(fā)布時間：2020-10-10 12:37

　　 基于納米孔的第四代DNA測序技術(shù)是目前最有可能實現(xiàn)常規(guī)化基因疾病診斷治療手段。納米孔芯片為DNA測序?qū)嶒灥暮诵钠骷?實現(xiàn)DNA分子占位信息到離子電流的轉(zhuǎn)化傳感器;而磁鑷是控制簡化DNA復(fù)雜過孔行為的有效手段。由此本文所做的主要工作有兩方面:(1)基于動力學(xué)校對機(jī)理的固態(tài)納米孔測序技術(shù),本文設(shè)計了全新結(jié)構(gòu)的納米孔芯片,在氮化硅/氧化硅/氮化硅(Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4)三明治結(jié)構(gòu)層的基礎(chǔ)上,增加了氧化硅/氮化硅(SiO_2/Si_3N_4)雙犧牲層,在減小懸空薄膜應(yīng)力的同時還能通過增加電容來有效降低測序噪聲,通過熱應(yīng)力計算確定各層薄膜的厚度,避免在生產(chǎn)過程中薄膜的破裂。利用微機(jī)電系統(tǒng)(micelectromechanical systems,NEMS),制定三明治結(jié)構(gòu)薄膜芯片的工藝流程,包括低壓化學(xué)氣相沉積,多次光刻,反應(yīng)離子束刻蝕,濕法腐蝕等技術(shù),得到高質(zhì)量的懸空三明治結(jié)構(gòu)薄膜。進(jìn)一步對此工藝制造的薄膜進(jìn)行聚焦離子束(FIB)刻蝕,用蔡司的氦離子顯微鏡制造得到直徑約5nm的納米孔。(2)以雙面拉伸DNA為目的設(shè)計并搭建了一套雙面磁鑷微控系統(tǒng),磁鑷脫胎于雙面探針臺,包括磁路系統(tǒng),磁針操縱器,顯微成像系統(tǒng),樣品液池,屏蔽籠等。并對其進(jìn)行了單雙磁極控制磁珠的實驗,證明這套磁鑷系統(tǒng)能完成在10μm數(shù)量級的距離內(nèi)通過人為調(diào)整微操縱器以控制單個磁珠,實現(xiàn)從厘米→毫米→微米→納米的控制鏈;用ANSYS對磁場環(huán)境進(jìn)行模擬分析,解釋磁珠在溶液中的運(yùn)動行為。并且在存在磁極的環(huán)境中進(jìn)行DNA過孔實驗,分析過孔電流時間特性,分析磁鑷對DNA過孔實驗的影響。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH77
【部分圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文目前所使用的生物納米孔有 -hem菌分泌的蛋白，可以自發(fā)地進(jìn)入磷脂通道，如圖 1.1 所示與 DNA 分子olysin 納米孔測得 DNA 過孔的電流外切酶剪切成單個堿基后用此納米孔，使用壽命有限等缺點(diǎn)也限制了此類

片的制備技術(shù)已然成熟[21-23]，但是使用其做 DNA身的熵屏障以將其捕獲進(jìn)納米孔中需要強(qiáng)電場的，維持原有的高強(qiáng)度電壓會導(dǎo)致不可控的過孔速度弱相互作用，在相同的電壓下，這個速度更是達(dá)測試的電子帶寬為 25MHz，在這個帶寬下，將會以區(qū)分 DNA 的各個部分。由于這個局限的存在，用，需要發(fā)展一個新技術(shù)來減慢 DNA 移動速度，大量納米孔測序。[26, 27]、二硫化鉬（MoS2）[28, 29]等二維納米孔器件厚度與單個堿基尺寸相當(dāng)，理論上可以實現(xiàn)單個堿還需要轉(zhuǎn)移等工藝，難以實現(xiàn)薄膜的量產(chǎn)及薄膜質(zhì)且 DNA 分子會粘附在納米孔表面和過孔噪聲過大狀

設(shè)計了雙納米孔結(jié)構(gòu)薄膜芯片，這一個氮化硅（ i ）-氧化硅（ i ）-氮化膜緊挨著硅片襯底。在此三明治結(jié)構(gòu)上加工腐蝕掉中間氧化硅的一部分，如圖 2.1（a）單鏈 DNA 被拖入這樣一個雙孔薄膜結(jié)構(gòu)中 DNA 在第一個氮化硅納米孔中形成時，會化體被拖到第二個納米孔時，如果它是完次出現(xiàn)類似的電流特性；如果短探針不匹配第二個孔中將不會見過雜化體產(chǎn)生的信號靠近硅襯底的氮化硅薄膜的厚度設(shè)計為上也相應(yīng)會減小。以上三明治結(jié)構(gòu)為用于測序加信噪比利于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析，在結(jié)構(gòu)層小電容。在 i 表面沉積 150nm 厚度的 層統(tǒng)稱為犧牲層，是為了達(dá)到降噪目的或
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 沈軼;胡鈞;;單分子力譜測量方法及其在生物學(xué)中的應(yīng)用[J];核技術(shù);2012年01期

2 張興華;肖彬;侯錫苗;徐春華;王鵬業(yè);李明;;用單分子磁鑷研究順鉑導(dǎo)致的DNA凝聚[J];物理學(xué)報;2009年06期

3 王曉玲;張興華;魏孔吉;孫博;李明;;一種改進(jìn)型單分子操縱裝置及其應(yīng)用[J];物理學(xué)報;2008年06期

本文編號：2835203