《二維固態納米孔DNA測序的計算模擬》是依託浙江大學，由梁立軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：二維固態納米孔DNA測序的計算模擬
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：梁立軍
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
二維固態納米孔由於其特有的力學以及電學性質，而受到研究人員極大的關注。其中由二硫化鉬以及石墨烯等二維材料製備而來的納米孔在DNA測序方面有極大的潛在套用價值。但是，其目前仍然停留在理論和實驗階段，還存在許多技術瓶頸，不能廣泛套用，這就迫切地需要除了實驗手段以外的其他方法去研究第三代測序方法。 本項目通過多尺度模擬的方法，可以使我們更深更好的理解二硫化鉬納米孔DNA測序的整個過程。首先，我們將使用量子化學的方法計算二硫化鉬納米孔的原子的力場參數；次之，我們通過全原子分子動力學方法研究二硫化鉬納米孔邊緣原子以及結構對於DNA測序的影響；再次，為了更加貼近真實體系，我們用粗粒度的方法構建尺度更加大的納米孔以及DNA模型；最後，我們還將探索納米孔DNA測序的其他方法。多尺度的模擬方法通過不同尺度上DNA分子在納米孔道中的轉運過程研究，將極大地加深我們對DNA分子在納米孔中測序過程的理解。
結題摘要
在本項目中，我們發展了DNA納米孔測序多尺度的分子動力學（molecular dynamics, MD）模擬方法，通過量子化學、全原子分子動力學、粗粒度化方法研究孔材料的大小、孔材料的厚度、溶液的濃度、pH以及外加電場等變化對於納米孔DNA測序的影響。綜合利用量子力學計算（quantum mechanics calculation）、分子動力學模擬（molecular dynamics simulation）、粗粒化分子動力學模擬（coarse-grained molecular dynamics simulation）等方法，對（1）DNA分子在MoS2納米孔測序表面的吸附過程以及其在孔道中的轉運過程；（2）β-澱粉樣多肽分子自組裝的機理；（3）離子、DNA、藥物在碳納米管及石墨烯孔道中傳遞的分子機理；（4）碳納米管，硼氮管海水淡化能力的理論研究；（5）石墨烯量子點及C60等納米材料的跨膜傳遞等研究體系的熱力學及動力學特徵、分子間相互作用力、吸附、組裝和傳遞機理等進行了多個時間尺度及空間尺度的研究，從而在原子及分子層面，深刻地理解了水分子以及DNA分子在孔道中的相互作用和轉運過程。
