基于納米通道的生物分子檢測及影響因素研究.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)用價值。尤其是研究納米通道技術(shù)在生物分子檢測方面的應(yīng)用意義重大，國內(nèi)外利用納米通道對特定蛋白質(zhì)大分子進(jìn)行分析檢測的工作已經(jīng)大量展開，但是實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件對生物分子在納通道內(nèi)運(yùn)動的影響仍然有較多的科研價值。因此，在不同溫度及粘度的電解質(zhì)溶液下，研究被測蛋白質(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方面的工作:
　　1.利用被測蛋白質(zhì)分子通過納米通道時對電流的阻塞作用，設(shè)計(jì)并搭建生物分子檢測裝置，調(diào)試實(shí)驗(yàn)儀器及搭建實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)通過記錄離子電流的變化來檢測被測粒子的過孔情況，達(dá)到對蛋白質(zhì)分子檢測的目的。研究環(huán)境溫度對羊抗人IgG粒子遷移過孔的影響，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。建立一個合理的模型對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行定性的解釋，通過編寫程序模擬IgG粒子的過

3、孔情況，初步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)電流變化趨勢。
　　2.研究電解質(zhì)溶液粘度和納米孔兩側(cè)濃度梯度對羊抗人IgG和牛血清白蛋白BSA遷移過孔運(yùn)動的影響。溶液的粘度影響被測粒子運(yùn)動時所受的粘滯阻力，增大溶液粘度有效地延長其在溶液內(nèi)的運(yùn)動速度，從而減少單位時間內(nèi)過孔的粒子數(shù)。由于IgG與BSA具有不同形態(tài)尺寸及表面電荷密度，所以溶液粘度對二者的影響效果不同。同時在納米孔兩側(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，

4、從而影響納米孔對被測粒子的捕捉率及被測粒子在納米通道內(nèi)的遷移時間。
　　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，被測生物分子過孔引起的離子電流改變將會被記錄并分析，分別在多通道和混合通道下檢測過孔粒子所引起的離子電流降幅。在混合通道下，生物分子的過孔信息可以通過分析電流降幅和阻塞信號的時間來獲取，并且可以通過改變復(fù)合膜上有效納米孔的個數(shù)來調(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