固態(tài)納米孔加工優(yōu)化及桿狀病毒易位行為的研究.pdf

1、自1996年納米孔檢測(cè)技術(shù)首次被提出，納米孔技術(shù)以其高靈敏度、快速、無(wú)需標(biāo)記和單分子檢測(cè)等特點(diǎn)吸引了很多研究者的目光，也正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，使得納米孔被認(rèn)為具有成為新一代測(cè)序技術(shù)的潛力。為了達(dá)到測(cè)序的目的，在DNA的納米孔檢測(cè)過(guò)程中研究者針對(duì)檢測(cè)技術(shù)的不足對(duì)DNA易位速度的控制，檢測(cè)靈敏度的提升以及DNA易位形狀的控制等方面做了大量的研究以及提出了很多的解決方法。除此之外，還有研究者利用納米孔檢測(cè)技術(shù)的單分子和高靈敏度的能力進(jìn)行蛋白質(zhì)、納

2、米顆粒和多聚物等納米級(jí)物質(zhì)的表征和檢測(cè)，展現(xiàn)出了納米孔在納米顆粒表征方面的潛力和價(jià)值。本課題著眼于研究桿狀分子的易位動(dòng)態(tài)行為及開(kāi)發(fā)納米孔在病毒表征方面的應(yīng)用可能性，以煙草花葉病毒(TMV)為研究對(duì)象，研究桿狀TMV在固態(tài)納米孔內(nèi)的易位行為及其易位過(guò)程中的鹽依賴性。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.固態(tài)納米孔的制備
　　以實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的氮化硅自支撐膜芯片為加工對(duì)象，研究在雙束型聚焦離子束(DB-FIB)下納米孔的加工參數(shù)。在加工過(guò)

3、程中發(fā)現(xiàn)，在spot模式下，DB-FIB可以在支撐膜膜厚為100nm的納米孔芯片上加工出25nm～65nm的納米孔，在此范圍內(nèi)加工直徑與加工時(shí)間成正比;在circle模式下可以通過(guò)控制加工形狀的預(yù)設(shè)直徑和加工時(shí)間加工出孔徑在65nm以上的納米孔，同樣的加工形狀的預(yù)設(shè)直徑和加工時(shí)間與加工出的納米孔孔徑成正比關(guān)系。
　　2.低鹽濃度下TMV分子易位行為的研究
　　以實(shí)驗(yàn)組在高鹽濃度下對(duì)TMV分子在固態(tài)納米孔內(nèi)的易位行為為基礎(chǔ)，研

4、究了TMV在低鹽濃度下在固態(tài)納米孔內(nèi)的易位行為。在研究發(fā)現(xiàn)了五類事件和堵塞階段的較大的信號(hào)波動(dòng)。其中，有三類事件在捕獲階段具有明顯特點(diǎn)的，和之前研究所發(fā)現(xiàn)的事件相似;還有一類多幅值的事件是之前研究沒(méi)有觀察到的。經(jīng)過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算和比較，證明該信號(hào)是由于幾個(gè)TM-V同時(shí)易位引起的。為了解釋事件塞階段的較大的信號(hào)波動(dòng)的現(xiàn)象，推導(dǎo)出了一個(gè)有關(guān)電導(dǎo)變化與剛性棒狀TMV易位行為相關(guān)的近似公式，通過(guò)公式可以得出堵塞階段的較大的信號(hào)波動(dòng)是由于易

5、位過(guò)程中TMV的旋轉(zhuǎn)行為造成的。在本章新事件的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明納米孔和粒子理化性質(zhì)的改變會(huì)影響離子的易位行為，同時(shí)所推導(dǎo)出的近似公式也為納米孔表征桿狀顆粒易位行為提供了新方法。
　　3.不同鹽濃度下TMV分子易位的鹽依賴性
　　在高鹽濃度和低鹽濃度下TMV在固態(tài)納米孔內(nèi)的易位行為的研究的基礎(chǔ)上，研究了TMV在固態(tài)納米孔內(nèi)易位的鹽依賴性。首先，研究了在10μM～1M的鹽濃度范圍內(nèi)多個(gè)孔徑相近的氮化硅納米孔的鹽依賴性，排除納米孔對(duì)實(shí)驗(yàn)研