固態(tài)納米孔中DNA與線性病毒顆粒易位行為研究.pdf

1、T r a n s l o c a t i o n o f D N A a n d L i n e a r V i r u sN a n o p a r t i c l e s t h r o u g h t h eS o l i d - - s t a t eN a n o p o r eA T h e s i sS u b m i t t e d t oS o u t h e a s t U n i v e r s i t yF o

2、 r t h e A c a d e m i cD e g r e e o f D o c t o r o f P h i l o s o p h yB YL l O l n g L l Ul —S u p e r v i s e d b y b VP r o f ．Q u a n j u nL i uS c h o o l o f B i o l o g i c a lS c i e n c e & M e d i c a l

3、 E n g i n e e r i n gS o u t h e a s t U n i v e r s i t yJ a n u a r y 2 0 1 3摘要摘要論文題目：固態(tài)納米孔中D N A 與線性病毒顆粒易位行為研究導(dǎo)師姓名：劉全俊，X i n s h e n gS e a nL i n g博士研究生：劉麗萍學(xué)校名稱：東南大學(xué)，B r o w n U n i v e r s i t y 聯(lián)合培養(yǎng)單分子檢測(cè)是對(duì)體系中單個(gè)分子的

4、行為進(jìn)行研究的一種檢測(cè)方法，其具有最高靈敏度，也是低物質(zhì)含量監(jiān)測(cè)技術(shù)研究的一個(gè)里程碑。單分子檢測(cè)可提供分子水平上分子統(tǒng)計(jì)與動(dòng)態(tài)性質(zhì)的差別，尤其是在生理?xiàng)l件下對(duì)生物大分子進(jìn)行探測(cè)并提供分子結(jié)構(gòu)和功能之間的信息，得到復(fù)雜體系中單個(gè)分子的性質(zhì)分布。基于納米孔的單分子讀取技術(shù)，其原理為，在電泳力驅(qū)動(dòng)下單個(gè)分子逐一從納米孔的一側(cè)易位到另外一側(cè)，通過(guò)檢測(cè)阻塞電流值的變化從而實(shí)現(xiàn)單分子的檢測(cè)。當(dāng)納米孔的孔徑在非常狹窄的范圍內(nèi)時(shí)，僅允許單個(gè)核酸聚合物通

5、過(guò)，從而產(chǎn)生單分子水平上的電流變化信號(hào)。研究者期望將這種納米孔 的單分子讀取技術(shù)開(kāi)發(fā)用于D N A 測(cè)序技術(shù)，使得測(cè)序技術(shù)讀取數(shù)據(jù)速度更快、降低測(cè)序成本，從而改變個(gè)體醫(yī)療的前景。雖然目前的納米孔單分子測(cè)序研究并沒(méi)有取得預(yù)期結(jié)果，但是它們至少顯示出納米孔在單分子技術(shù)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如高度的敏感性，同時(shí)也引起了納米孔核酸分析技術(shù)的研究熱潮。研究者開(kāi)始對(duì)納米孔檢測(cè)技術(shù)用于納米顆粒、病毒顆粒檢測(cè)領(lǐng)域給予極大的關(guān)注和重視。這些研究結(jié)果使得科學(xué)家

6、們更加堅(jiān)信，納米孔作為單分子檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)平臺(tái)，一定會(huì)實(shí)現(xiàn)低成本的測(cè)序方法以及高靈敏的生物傳感檢測(cè)技術(shù)。本課題研究了固態(tài)氮化硅納米孔以及集成納米電極的加工制備技術(shù)方法，隨后對(duì)不同加工技術(shù)制備的固態(tài)納米孔用掃描電鏡或者高能透射電子顯微鏡進(jìn)行表征，然后將固態(tài)納米孔用于研究D N A 與線性病毒顆粒的易位行為。本論文的研究成果主要包括以下幾個(gè)方面：1 固態(tài)納米孔的加工制備以及結(jié)合表面納米電極研究采用三種不同的微納加工技術(shù)進(jìn)行固態(tài)納米孔的力n

7、- r N 備，包括聚焦離子束系統(tǒng)、透射電子顯微鏡和氦離子顯微鏡系統(tǒng)。首先利用半導(dǎo)體加工技術(shù)在硅晶圓上制備出用于刻蝕納米孔的自支撐懸空固態(tài)氮化硅薄膜，這些薄膜可設(shè)計(jì)不同厚度。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)加工固態(tài)薄膜的厚度為2 0n m ．1 0 0n m 。然后使用聚焦離子束系統(tǒng)在1 0 0 n m 的氮化硅薄膜上制備固態(tài)納米孔。由于聚焦離子束工作站本身的束徑以及能量限制，直接制備納米孔只能得到最小孔徑3 0n m 的納米孔，而無(wú)法一步制備