微/納流控納米通道分析器件與單分子分析新方法研究

《微/納流控納米通道分析器件與單分子分析新方法研究》是依託西北大學，由亢曉峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微/納流控納米通道分析器件與單分子分析新方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：亢曉峰
• 依託單位：西北大學

項目摘要

蛋白質通道是生命體中完美組裝的蛋白質納米功能器件。蛋白質納米通道單分子技術融合了單分子技術、生物技術和納米技術，並且由於在單分子檢測、單分子化學反應研究和DNA測序等方面的套用價值，已成為目前最熱的研究方向之一。然而，檢測方法單一，很難小型化、自動化，靈敏度低（檢測物一般在微摩爾濃度），選擇性差（有限的分析對象），納米通道缺乏對不同分析物的通用性。這些問題極大地制約著納米通道單分子技術的發展。本項目針對上述瓶頸問題，通過三個方面的努力:（1）設計、組裝新的微-納流控單分子蛋白質納米器件，研究微-納流體系中不同電極組合下電位調控的分子肼機理；（2）使用基因工程和化學目標修飾實現功能化蛋白質納米通道，研究功能納米通道導致的空間效應和表面電荷效應；（3）研究出新的單分子分析新技術、新方法，並解決相關的理論科學問題；最終實現高靈敏度、高選擇性、高通量、自動化、可通用和多模式的單分子分析目標。

結題摘要

蛋白質通道是生命體中完美組裝的蛋白質納米功能器件。納米通道單分子技術由於在單分子分析、單分子化學反應研究和DNA快速測序等方面的重要價值，已成為目前最熱的研究方向之一。但檢測方法單一，很難小型化、自動化，靈敏度低，選擇性差，且納米通道缺乏對不同分析物的通用性。本研究針對上述瓶頸問題，設計製備了新的微/納流裝置及晶片式微/納流裝置平台，實現了微/納流控納米通道線上自動控制和納米孔信號採集，構建了基於多孔PC膜支撐基底的納米孔分析系統和基於TMA-Cl電解質的納米孔分析新體系。在上述基礎上，利用模板與層層自組裝技術相結合成功地製備了一系列不同材質的管狀結構微/納米管，通過調節組裝層數可有效調控微／納米管的大小。使用基因工程和化學目標修飾可實現對溶血素蛋白質納米孔的功能化、空間和表面電荷的有效調控，並構建了新的MspA蛋白質納米孔感測器。研究出新的單分子分析新技術、新方法，並解決相關的理論科學問題。 開展了甲基化DNA, 藥物-DNA相互作用，金屬離子- DNA相互作用，單分子化學反應等納米孔分析技術套用研究，可實現高靈敏度、高選擇性、高通量、自動化、可通用和多模式的單分子分析目標。 本課題在Anal.Chem., Chem. Commun., Scientific Reports, Adv. Fun. Mater.等刊物發表論文16篇， 申請發明專利5個，已獲授權2個。