發(fā)布時(shí)間：2017-11-06 22:05

  本文關(guān)鍵詞：受限納流體的分子動(dòng)力學(xué)模擬與DNA檢測(cè)

  更多相關(guān)文章： 基因測(cè)序 納米孔 石墨烯 分子動(dòng)力學(xué)模擬

【摘要】：本文通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法研究了NaCl溶液的流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)及其受限在納米孔中的離子遷移規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了DNA分子通過(guò)不同形態(tài)的石墨烯納米孔的模擬實(shí)驗(yàn),對(duì)模擬結(jié)果產(chǎn)生的物理現(xiàn)象作了討論和分析,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于納米孔的基因測(cè)序打下理論基礎(chǔ)。通過(guò)研究得到的主要結(jié)論有：1、溶液濃度和外加電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)體態(tài)及受限在納米孔中的NaCl溶液的離子電流和電流貢獻(xiàn)率的影響規(guī)律。2、跨膜電勢(shì)和離子電流隨著納米孔孔徑的變化規(guī)律。3、納米孔內(nèi)壁面電荷對(duì)于孔內(nèi)離子分布和離子電流的影響。4、電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)DNA分子過(guò)孔的速度太快,阻塞電流信號(hào)很微弱,難以實(shí)現(xiàn)測(cè)序目標(biāo)。施加類似于AFM探針的彈性力可以有效控制過(guò)孔時(shí)間,并能檢測(cè)到更為明顯的電流阻塞信號(hào)；當(dāng)不同堿基受限在納米孔中的有效時(shí)間增大后,其物理占位因素對(duì)阻塞電流信號(hào)的影響占主導(dǎo),IGIAIT,但C堿基不滿足這一規(guī)律。5、錐形納米孔對(duì)DNA分子具有單向通過(guò)性,僅在電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)下DNA分子只能由小端到大端通過(guò)錐孔,該現(xiàn)象是由DNA分子無(wú)法從大端進(jìn)入跨膜電壓捕獲區(qū)所導(dǎo)致的；其阻塞電流隨錐度增加而減小,甚至為貢獻(xiàn)電流；過(guò)孔時(shí)間隨錐度增大而減小,不利于基因測(cè)序的實(shí)現(xiàn)。6、施加彈性力牽引DNA由大端到小端通過(guò)錐形納米孔時(shí),雙鏈DNA發(fā)生解旋,阻塞電流隨錐度的增加而變大。最后,我們得出結(jié)論：目前的實(shí)驗(yàn)及模擬方法很難獲得單堿基阻塞電流的分辨率,但通過(guò)主動(dòng)控制DNA過(guò)孔的方法可以有效減緩其過(guò)孔時(shí)間,進(jìn)而能夠區(qū)分poly(dA)10和poly(dT)10等片段,因此,如何延長(zhǎng)過(guò)孔時(shí)間將是實(shí)現(xiàn)第三代基因測(cè)序的關(guān)鍵。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ021.1;Q61

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本文編號(hào)：1149565