受限納流體的分子動力學模擬與DNA檢測.pdf

1、本文通過分子動力學模擬的方法研究了NaCl溶液的流體動力學性質及其受限在納米孔中的離子遷移規(guī)律，并在此基礎上進行了DNA分子通過不同形態(tài)的石墨烯納米孔的模擬實驗，對模擬結果產生的物理現象作了討論和分析，為進一步實現基于納米孔的基因測序打下理論基礎。通過研究得到的主要結論有:1、溶液濃度和外加電場強度對體態(tài)及受限在納米孔中的NaCl溶液的離子電流和電流貢獻率的影響規(guī)律。2、跨膜電勢和離子電流隨著納米孔孔徑的變化規(guī)律。3、納米孔內壁面電荷對

2、于孔內離子分布和離子電流的影響。4、電場力驅動DNA分子過孔的速度太快，阻塞電流信號很微弱，難以實現測序目標。施加類似于AFM探針的彈性力可以有效控制過孔時間，并能檢測到更為明顯的電流阻塞信號;當不同堿基受限在納米孔中的有效時間增大后，其物理占位因素對阻塞電流信號的影響占主導，IG＜IA＜IT，但C堿基不滿足這一規(guī)律。5、錐形納米孔對DNA分子具有單向通過性，僅在電場力驅動下DNA分子只能由小端到大端通過錐孔，該現象是由DNA分子無法從

3、大端進入跨膜電壓捕獲區(qū)所導致的;其阻塞電流隨錐度增加而減小，甚至為貢獻電流;過孔時間隨錐度增大而減小，不利于基因測序的實現。6、施加彈性力牽引DNA由大端到小端通過錐形納米孔時，雙鏈DNA發(fā)生解旋，阻塞電流隨錐度的增加而變大。最后，我們得出結論:目前的實驗及模擬方法很難獲得單堿基阻塞電流的分辨率，但通過主動控制DNA過孔的方法可以有效減緩其過孔時間，進而能夠區(qū)分poly(dA)10和poly(dT)10等片段，因此，如何延長過孔時間將是