《多參數納米孔DNA直接測序技術和裝置的研究》是依託東南大學，由劉全俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多參數納米孔DNA直接測序技術和裝置的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉全俊
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
新一代DNA測序儀的研究為國際生物醫學工程領域研究前沿，非基因擴增法的單分子DNA測序技術已經成為該前沿研究的焦點。以納米孔作為關鍵核心部件的測序技術已經成為新一代基因測序儀及生物分子檢測系統的重要發展方向之一。以蛋白質分子為功能單元的生物納米孔測序技術已經取得了較好的結果，近年來固態納米孔製備技術的發展為研製可實用化全固態納米孔器件奠定了基礎。本項目提出一種多參數的納米孔模型。該模型將通過分別檢測跨納米孔及其孔間DNA分子引起的電特性的差異，實現DNA分子上不同鹼基的識別。本項目將採用聚焦離子束加工平台在氮化矽膜上加工納米孔和相關的電極系統，採用微流控技術構建相關的DNA測序器件。在固態納米孔上直接製備電極系統，構建高頻信號控制及信號採集系統，通過施加脈衝電場和電荷前置放大器檢測相應的電參數。研究DNA序列與信號、噪音之間模型，實現DNA分子上鹼基序列的測定。
結題摘要
新一代DNA 測序儀的研究為國際生物醫學工程領域研究前沿，以納米孔作為關鍵核心部件的測序技術已經成為新一代基因測序儀及生物分子檢測系統的重要發展方向之一。本課題提出了一種多參數的納米孔模型。該模型通過分別檢測跨納米孔及其孔間DNA分子引起的電特性的差異，實現了DNA分子信息的識別。本課題採用聚焦離子束加工平台在氮化矽膜上加工納米孔和相關的電極系統，採用微流控技術構建相關的DNA 檢測器件，實現了對DNA分子相關特性的檢測。目前已製備出小於5 nm直徑的納米孔，並已在固態納米孔上直接製備出電極系統，構建了一套高頻信號控制及信號採集系統，通過施加脈衝電場和電荷前置放大器檢測相應的電參數，實現10 nA信號放大，4 MHz信號A/D轉換採集與存儲。研究了DNA長度及類型與信號、噪音之間的關係模型，實現了DNA分子相關特性的分析，如DNA單雙鏈，摺疊狀態，長度，易位速度等。研究了納米孔等效電路模型和噪聲影響，分析了納米孔的電阻電容特性和噪聲的類型，並分別對噪聲進行了計算評價。並且運用有限元的方法對納米孔模型進行了仿真，實現了從實驗現象到理論計算的深度耦合。
