- 我國科研人員構建新型超短碳納米管納米孔傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 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建了一種新型超短碳納米管納米孔傳感器，相關成果發表在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，通過監測電解液流經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、帶電情況和結構特征等。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折疊等領域中的應用研究也正蓬勃發展。目前納米孔主要分為蛋白質納米孔和無機固態納米孔兩大類，由于這兩類納米孔各有優缺點，科學家們一直致力于構建不同材料和性質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定地插入到磷脂雙層膜中構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，如亞原子級的平滑內表面、大π共軛體系和超疏水的內部環境等。研究人員發現在此納米孔兩端施加一個外加電場，電解液流經不同管徑碳納米管時產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，發現DNA穿越碳管引起的電導值變化是在蛋白質納米孔中的2-4倍，其真正原因是離子在碳管內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展，為碳納米管內腔的離子，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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