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- 我國科研人員構(gòu)建新型超短碳納米管納米孔傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/2/19
在國家自然科學基金(21175135和21205119)支持下，中科院高能所吳海臣課題組構(gòu)建了一種新型超短碳納米管納米孔傳感器，相關成果發(fā)表在Nature Communications, 2013, DOI: 10.1038/ncomms3989。
納米孔單分子檢測技術是最近二十年發(fā)展起來的一種嶄新的技術，其工作原理是在納米孔兩端施加一個外加電場，通過監(jiān)測電解液流經(jīng)納米孔時的微弱電流(皮安級)信號變化—包括變化頻率、幅度和指紋性信號—來判斷穿越納米孔的離子或分子的濃度、帶電情況和結(jié)構(gòu)特征等。該技術目前主要應用于DNA測序研究，在單分子檢測，單分子化學反應及蛋白質(zhì)折疊等領域中的應用研究也正蓬勃發(fā)展。目前納米孔主要分為蛋白質(zhì)納米孔和無機固態(tài)納米孔兩大類，由于這兩類納米孔各有優(yōu)缺點，科學家們一直致力于構(gòu)建不同材料和性質(zhì)的新型納米孔傳感器。
中科院高能所吳海臣課題組將直徑1-2nm，長度5-10nm的超短單壁碳納米管穩(wěn)定地插入到磷脂雙層膜中構(gòu)建了一種新型基于超短碳納米管的納米孔傳感器，該傳感器具備碳納米管的一些獨特的物理性質(zhì)，如亞原子級的平滑內(nèi)表面、大π共軛體系和超疏水的內(nèi)部環(huán)境等。研究人員發(fā)現(xiàn)在此納米孔兩端施加一個外加電場，電解液流經(jīng)不同管徑碳納米管時產(chǎn)生的電流會有很大的不同;當碳管的電導在0.1-0.3納西門子時，其電流-電壓關系由通常的線性關系變成對稱的曲線關系。研究人員接下來對DNA穿越碳管納米孔的信號進行了研究，發(fā)現(xiàn)DNA穿越碳管引起的電導值變化是在蛋白質(zhì)納米孔中的2-4倍，其真正原因是離子在碳管內(nèi)部的遷移速率是在體相中的大約2-4倍。最后他們在DNA鏈上羥甲基化胞嘧啶位點修飾了一個剛性的分子，利用超短碳納米管納米孔傳感器實現(xiàn)了對隨機序列的DNA中羥甲基化胞嘧啶位點的特異性識別。該項研究進一步推動了納米孔單分子檢測技術的發(fā)展，為碳納米管內(nèi)腔的離子，分子的輸運行為研究提供了一個全新的實驗模型。
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