納米孔分析技術(shù)是以庫爾特計(jì)數(shù)器和單通道電流記錄技術(shù)為基礎(chǔ)的一門新興的單分子傳感檢測分析技術(shù)。受離子和分子在細(xì)胞膜上離子通道的傳輸行為的啟發(fā),并伴隨著表面化學(xué)、材料科學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,各種人工合成的納米通道開始出現(xiàn)并迅速發(fā)展。其中,人工合成的單個(gè)固態(tài)納米孔因其硬度大、穩(wěn)定性高、尺寸可控以及表面可塑等特點(diǎn)已被廣泛用于單分子、單細(xì)胞的傳感檢測。當(dāng)待測分析物穿過單個(gè)固態(tài)納米孔時(shí)因其體積阻塞效應(yīng)會導(dǎo)致納米孔內(nèi)的離子電導(dǎo)短暫的下降,從而產(chǎn)生大量的脈沖電流信號,我們可根據(jù)這些信號獲取分析物的結(jié)構(gòu)、尺寸以及濃度等信息。單個(gè)玻璃毛細(xì)管納米孔因其納米尺寸的錐形尖端,穿透細(xì)胞膜插入細(xì)胞時(shí)對細(xì)胞功能和細(xì)胞膜的完整性無明顯損傷,在單細(xì)胞傳感研究方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢;通過對玻璃納米管內(nèi)部進(jìn)行功能化修飾,可實(shí)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的傳遞和信息讀取,以及單個(gè)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的傳感檢測。同時(shí),近年來隨著大量新型納米材料和納米孔精細(xì)加工技術(shù)的出現(xiàn),關(guān)于納米流體學(xué)領(lǐng)域的研究也取得了飛躍性的進(jìn)展。在本論文中,我們主要圍繞單個(gè)固態(tài)玻璃毛細(xì)管和氮化硅納米孔這一傳感平臺開展了研究工作。通過對DNA納米結(jié)構(gòu)的組裝,借助單個(gè)玻璃納米管,實(shí)現(xiàn)長... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｄａｖｉｄ?Ｄｅａｍｅｒ的兩頁筆記，記錄了?Ｄｅａｍｅｒ最初的納米孔ＤＮＡ測序的概念［６］

廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，它已成為分析檢測最強(qiáng)有力的手段??之一。??ａ?ｂ?—?．?—?．￣??＊?ｔａｇｇｅｄ??＿?ｎｉＫｉｅｏｔｋｉ？ｓ??１??？＊？？？＊?■■?Ｉ???Ｉ?？—?—?????Ｉ—?？?ＪＬｗｍＩ?—?＊＞４?？??———■?—?—＊?＇？ｖ■＿＿■?Ｉ?—?—４?？?—?■■■■■????？＞?Ｍ．?＜？?ｍ＂?％ＭＭ？?？？?ＭＭ?？??，［ｒ?Ａ?ｃ?６?ｃ?１?６?，［ｒ?Ａ?ｃ?Ｇ?ｃ?Ｔ?Ｇ???圖１．３納米孔ＤＮＡ測序的兩種機(jī)制［１２］。（ａ）直接讀齲假設(shè)單鏈ＤＮＡ穿過納米孔時(shí)，??ＤＮＡ上的每種堿基會對孔道的離子電導(dǎo)產(chǎn)生特定的影響，產(chǎn)生特征性的離子電流，且每個(gè)??堿基在孔道的傳感區(qū)域的停留時(shí)間較長，由此直接讀取長鏈ＤＮＡ的核苷酸序列。（ｂ）由??孔道中的分子適配器讀齲按合成順序排列，代表四種核苷酸的聚合物標(biāo)記被聚合酶從各??自的堿基上釋放出來，并且被納米孔讀取出來。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｎａｎｏｐｏｒｅ－ｂａｓｅｄ?ＤＮＡ?ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ?ｅｎｇｉｎｅｓ?ｏｐｅｒａｔｅ?ｔｈｒｏｕｇｈ?ｔｗｏ?ｐｏｓｓｉｂｌｅ??ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．［１２］?（ａ）?Ｄｉｒｅｃｔｌｙ?ｒｅａｄｉｎｇ．?Ｉｔ?ｉｓ?ａｓｓｕｍｅｄ?ｔｈａｔ?ｗｈｅｎ?ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄ?ＤＮＡ?ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｅｄ??ｔｈｒｏｕｇｈ?ａ?ｎａｎｏｐｏｒｅ，?ｅａｃｈ?ｂａｓｅ?ｏｎ?ｔｈｅ?ＤＮＡ?ｗｉｌｌ?ｈａｖｅ?ｓｐｅｃｉｆｉｃ?ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｉｏｎｉｃ?ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ?ｏｆ??ｔｈｅ?ｎａｎｏｐｏｒｅ，?ｇｅｎｅｒａ

Ｔｉｍｅ?Ｔｉｍｅ?Ｔｉｍｅ?？？參?．＊＊＊??ｂ?ｔ．．．．．．．．．．．．．．．，ｈ＊?■?■－?．．蚪??Ｖ?＞｜Ｔ?２?－Ｖ?＜?１?２?－２?－１?？?ｉ?１?２??Ｖｏｙａｇｅ?ｃＶ）?ｇ?Ｖｏｆｃａｇｅ?（Ｖ）??ｍ?ＭＲ?ｇｌ—?Ｏｐｅｎ－ｐｏｒｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｔ??一?Ｘ１?－０?５．?Ｉ?－０５．??、；?：ｉ?；?？＊??＊■＊?．?．?ｉ?：?．＊??晷—一崎《?１?－１．？．??Ｔｉｍｅ?／?ｓ??圖１．４?（ａ）?Ｃｏｕｌｔｅｒ計(jì)數(shù)器的工作原理示意圖。當(dāng)分析物達(dá)到并穿過納米孔道時(shí)，由于體積??阻塞效應(yīng)，使納米孔的恒電流降低；當(dāng)分析物離開孔道后，電流立即恢復(fù)到初始的恒定電??流［１７］。（ｂ）通常用四個(gè)參數(shù)來描述分析物的穿孔過程：（ｉ）阻塞時(shí)間或分析物在納米孔中??的停留時(shí)間（ｔｄｗｅｌｌ）；?（ｉｉ）阻塞電流的幅度（即開孔電流與阻塞電流的差值（ｉｉｉ）穿孔事件??之間的時(shí)間間隔（Ｔ）；?（ｉｖ）捕獲率，定義為單位時(shí)間內(nèi)的穿孔事件的次數(shù)。所有參數(shù)都與所??施加的電壓有關(guān)，其中（ｉｉ）和（ｉｉｉ）還依賴于分析物的濃度［１７］。（ｃ）對錐形固態(tài)納米孔??內(nèi)表面進(jìn)行功能化，可以檢測待測體系的ｐＨ［２６］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?（ａ）?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｓｈｏｗｓ?ｔｈｅ?ｉｏｎｉｃ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｒｅｃｏｒｄｅｄ?ａｓ?ａ?ｆｌｉｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｉｍｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ??ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｎａｌｙｔｅ?ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ．?Ｔｈｅ?ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ?ｉｏｎｉｃ?ｃｕｒｒ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于DNA納米結(jié)構(gòu)的傳感界面調(diào)控及生物檢測應(yīng)用[J]. 葉德楷,左小磊,樊春海.  化學(xué)進(jìn)展. 2017(01)
[2]Glass capillary nanopore for single molecule detection[J]. SHA JingJie,SI Wei,XU Wei,ZOU YiRen,CHEN YunFei.  Science China（Technological Sciences）. 2015(05)



本文編號：3272961