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纳米孔可成为DNA快速阅读器

本报讯 据《每日科学》近日报道,由美国华盛顿大学物理学家领导的研究小组设计了一种新技术,可在纳米孔内对DNA进行快速测序,而且价格比较便宜。新方法可为癌症、糖尿病或某些成瘾患者量身绘制个性化基因测序蓝图,提供更加高效的个体医疗。$$    论文主要作者、华盛顿大学物理教授简斯·冈德拉克表示,他们结合了生物和纳米技术,研制出这种DNA阅读器,阅读器内纳米微孔使用了一种取自耻垢分支杆菌的细胞外膜孔道蛋白A。这种纳米微孔只有1个纳米大小,仅够用来测量一个DNA的单分子链。$$    研究人员把微孔放在一层浸泡在氯化钾溶液中的膜上,并施加一个小的电压,让电流通过微孔。不同的核苷酸通过纳米微孔时,回路中的电流就会随之改变,这些...  (本文共1页) 阅读全文>>

权威出处: 科技日报2010-08-25
《技术与市场》2010年10期
技术与市场

纳米孔可成为DNA快速阅读器

由美国华盛顿大学物理学家领导的研究小组设计了一种新技术,可在纳米孔内对DNA进行快速测序,而且价格比较便宜。新方法可为癌症、糖尿病或某些成瘾患者量身绘制个性化基因测序蓝图,提供更加高效的个体医疗。论文主要作者、华盛顿大学物理教授简斯·冈德拉克表示,他们结合了生物和纳米技术,研制出这种DNA阅读器,阅读器内纳米微孔使用了一种取自耻垢分支杆菌的细胞外膜孔道蛋白A。这种纳米微孔只有1个纳米大小,仅够用来测量一个DNA的单分子链。研究人员把微孔放在一层浸泡在氯化钾溶液中的膜上,并施加一个小的电压,让电流通过微孔。不同的核苷酸通过纳米微孔时,回路中的电流就会随之改变,这些电流称为特征信号。胞核嘧啶、鸟嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶这些DNA的基本组成要素...  (本文共1页) 阅读全文>>

《分析化学》2018年06期
分析化学

基于高分子聚合物及毛细玻璃管的固态单纳米孔通道在分析化学中的应用

1引言生物医学的快速发展和实际需求为生物传感分析提出了新挑战,疾病早期诊断及复杂生物样品中的灵敏、准确检测的迫切要求促进分析化学传感技术由传统的定性与定量分析向更高的单分子水平检测发展。自库尔特计数器发明以来,随着单通道电流的记录技术及纳米微加工技术的日趋成熟,纳米孔检测技术以其独特的优势,如低成本、操作简单快速、高通量、实时在线、免标记等,已在分析化学领域获得广泛的关注和发展[1~3]。基于纳米孔构建的电化学传感器已被广泛用于检测各种离子、生物分子、单分子蛋白及DNA,并有望成为第四代DNA测序的新技术[4,5]。目前,基于纳米孔构建的电化学检测系统主要分为三类:蛋白质纳米孔、固态纳米孔及结合两者优势构建的杂化纳米孔。蛋白质纳米孔包括α-溶血毒素(α-HL)、耻垢分枝杆菌毒素蛋白A(Msp A)、噬菌体phi29连接器马达蛋白(Phi29 connector)等,蛋白质纳米孔的孔径精确、固定,相关文献报道展示了其在区分短的寡核...  (本文共12页) 阅读全文>>

《分析化学》2018年06期
分析化学

固体纳米孔分析技术的研究进展

1引言纳米孔分析技术是从20世纪90年代中期开始发展起来的单分子分析手段。1996年,研究人员首次利用α-溶血素天然生物通道蛋白获得寡核苷酸的阻断电流信号[1],开启了纳米孔研究的热潮。该技术凭借其快速、低成本、无需荧光标记等优势,在化学和生物等研究领域广泛应用。目前纳米孔分析技术不仅用于DNA测序,在单分子传感分析领域也取得了令人瞩目的成绩。根据分子穿过纳米孔时产生的特征性阻断电流信号,可实时获取待测物的结构、组成、尺寸、电荷、构象以及与其它分子相互作用的动力学信息。多种生物膜蛋白,包括气单胞菌溶素(Aerolysin)[2,3]、耻垢分支杆菌(Msp A)[4]、大肠杆菌细胞溶素A(Cly A)[5]、铁异羟肟酸提取组分A(Fhu A)[6]、噬菌体phi29 DNA-装配马达[7]和超稳定蛋白1(SP1)[8]等都已被用于构建生物纳米孔道,极大地拓宽了生物纳米孔传感技术的应用范围,已有相关文献对其进行了综述介绍[9-11]...  (本文共7页) 阅读全文>>

《传感器与微系统》2018年05期
传感器与微系统

纳米孔单分子传感器电导特性有限元分析

0 引言常见的纳米孔[1,2]材料有氮化硅、氧化硅以及最近热门研究的一些二维材料如石墨烯[3~5]、二硫化钼[6]、氮化硼[7]等。根据目前的微机电系统工艺,氮化硅可以加工最薄至20 nm左右,但石墨烯以及一些二维材料的厚度往往在1nm以下,10层石墨烯厚度也只有3.4nm左右。运用二维材料加工纳米孔的主要原因是考虑到DNA分子上各个碱基的距离与二维材料的厚度接近,这样有便于DNA碱基序列检测。而实验研究表明,厚度的降低并不能有效地提高纳米孔识别生物分子的精度[3,4]。模拟研究也表明三层石墨烯纳米孔的分辨率比单层以及五层的高[8]。另外,生物纳米孔相关实验研究表明其分辨率比一般固态纳米孔的要高[9~11]。如果从结构上来看,生物纳米孔除了有比较窄的纳米孔区域,还有一段孔径较大的区域。而石墨烯纳米孔在转移过程中,一般是用2μm的氮化硅纳米孔作为衬底。为了让固态纳米孔的结构与生物纳米孔的结构接近,可使得氮化硅衬底的直径进一步减小到...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中国生物工程杂志》2017年01期
中国生物工程杂志

α-溶血素的表达及其纳米孔的制备

纳米孔单分子检测技术是一种新兴的单分子分析技术,融合了生物技术、纳米技术和单分子技术的优势,在单分子化学反应、蛋白质结构检测以及高通量DNA测序等领域有着广阔的应用前景。其工作原理是在纳米孔两端施加外源电场后,溶液中的离子或分子在电场驱动下通过纳米孔时造成不同程度的孔道阻塞,引起纳米孔电流的微弱变化(皮安级)。利用膜片钳系统监测、放大、转化这种微电流的变化,并根据电流的振幅、阻滞时间、事件频率判断溶液中待测物的浓度大小、结构特征。α-溶血素(α-hemolysin,αHL)纳米孔是众多生物纳米孔中结构组成相对简单且研究比较详细的一种,也是应用最广泛的蛋白纳米孔。αHL是金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)分泌的一种水溶性毒素,分子质量为33.2k Da[1],可在磷脂双分子层膜上自组装成一个蘑菇形的七聚体跨膜通道,其14股反平行β片层构成一个纳米管[2-3]。该纳米孔最窄处约为1.4nm,允许3k Da以...  (本文共5页) 阅读全文>>

《世界复合医学》2016年01期
世界复合医学

纳米孔技术检测蛋白质的研究新突破

随着近年来纳米孔检测技术的飞速发展,固态纳米孔因其尺寸极易掌握,且其稳定性较佳,是科学研究的热点内容,但对于检测蛋白质等生物大分子和变性剂与蛋白质的相互作用关系研究则较少[1]。鸟叔是蛋白质变性剂的常见类型之一,可促使蛋白质变性,有助于蛋白质的解折叠及折叠机制进行了解;血清白蛋白主要进行PH值及血液渗透压的调节,同时可运送类固醇、氨基酸、脂肪酸等多种物质[2]。牛血清蛋白是体积较大的球蛋白,其水溶性将,可用于研究蛋白质变性机制。本研究探析应用固态纳米孔检测技术研究经尿素变性的BSA及BSA的易位行为,效果满意,现报道如下。1资料与方法1.1实验材料中国电子集团第55研究所制备纳米孔芯片、氮化硅薄膜,南京大学固体微结构国家重点实验室的聚焦粒子束加工系统完成刻蚀纳米孔;在p H7.0的PBS溶液内溶解BSA白色粉末,获得BSA样品溶液,检测前在已过滤的1M氯化钾溶液内稀释样品溶液,配制成检测工作液,分成小份,在-20°C冰箱内置存,...  (本文共4页) 阅读全文>>