基于納米通道的生物分子檢測(cè)及影響因素研究.pdf

1、納米通道是指直徑在0.1-100nm的孔或管道狀結(jié)構(gòu)，在微尺度下其具有較為出色的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的化學(xué)及光學(xué)等性質(zhì)，故其在各大科研領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。尤其是研究納米通道技術(shù)在生物分子檢測(cè)方面的應(yīng)用意義重大，國(guó)內(nèi)外利用納米通道對(duì)特定蛋白質(zhì)大分子進(jìn)行分析檢測(cè)的工作已經(jīng)大量展開，但是實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件對(duì)生物分子在納通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的影響仍然有較多的科研價(jià)值。因此，在不同溫度及粘度的電解質(zhì)溶液下，研究被測(cè)蛋白質(zhì)分子在納米通道中的遷移速度及通量

2、，本文開展了以下幾個(gè)方面的工作:
　　1.利用被測(cè)蛋白質(zhì)分子通過(guò)納米通道時(shí)對(duì)電流的阻塞作用，設(shè)計(jì)并搭建生物分子檢測(cè)裝置，調(diào)試實(shí)驗(yàn)儀器及搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)記錄離子電流的變化來(lái)檢測(cè)被測(cè)粒子的過(guò)孔情況，達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)分子檢測(cè)的目的。研究環(huán)境溫度對(duì)羊抗人IgG粒子遷移過(guò)孔的影響，記錄不同實(shí)驗(yàn)溫度下IgG粒子引起的電流變化情況，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)溫度影響離子電流的回升拐點(diǎn)值。建立一個(gè)合理的模型對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行定性的解釋，通過(guò)編寫程序模擬IgG粒子的過(guò)

3、孔情況，初步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)電流變化趨勢(shì)。
　　2.研究電解質(zhì)溶液粘度和納米孔兩側(cè)濃度梯度對(duì)羊抗人IgG和牛血清白蛋白BSA遷移過(guò)孔運(yùn)動(dòng)的影響。溶液的粘度影響被測(cè)粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的粘滯阻力，增大溶液粘度有效地延長(zhǎng)其在溶液內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度，從而減少單位時(shí)間內(nèi)過(guò)孔的粒子數(shù)。由于IgG與BSA具有不同形態(tài)尺寸及表面電荷密度，所以溶液粘度對(duì)二者的影響效果不同。同時(shí)在納米孔兩側(cè)建立濃度梯度，由于濃度梯度改變納米孔內(nèi)雙向電滲流的作用結(jié)果及納米孔附近電勢(shì)，

4、從而影響納米孔對(duì)被測(cè)粒子的捕捉率及被測(cè)粒子在納米通道內(nèi)的遷移時(shí)間。
　　3.制作一種基于氮化硅納米孔與聚碳酸酯納米孔陣列的復(fù)合芯片，被測(cè)生物分子過(guò)孔引起的離子電流改變將會(huì)被記錄并分析，分別在多通道和混合通道下檢測(cè)過(guò)孔粒子所引起的離子電流降幅。在混合通道下，生物分子的過(guò)孔信息可以通過(guò)分析電流降幅和阻塞信號(hào)的時(shí)間來(lái)獲取，并且可以通過(guò)改變復(fù)合膜上有效納米孔的個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)控電流降幅的出現(xiàn)頻率，而這一結(jié)果表明基于微孔徑與納米孔陣列的混合納流體檢