納米通道中生物分子識別與酶反應動力學研究

《納米通道中生物分子識別與酶反應動力學研究》是依託南京大學，由夏興華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米通道中生物分子識別與酶反應動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：夏興華
• 依託單位：南京大學

項目摘要

蛋白質/酶等生物分子的尺寸在10 納米以內，將其組裝在具有相近尺寸的納米通道中其單分子行為更為顯著，納米通道的尺寸效應和強表面電場特徵將對生物分子的界面定向、空間構象及生物活性產生嚴重的影響。基於以上思考，本項目將在研製不同尺寸的納米通道的基礎上，建立納米通道表面功能化修飾、酶等生物分子的組裝方法，研究納米通道的特殊行為，構建基於納米通道的功能化器件；通過研究納米通道幾何尺寸、表面性質與溶液性質等參數對酶反應動力學及分子識別的影響，建立納米通道中酶反應動力學模型以及分子識別器件。研究成果將為認知生命體系中的生化反應過程乃至生命活動進程提供理論依據。

結題摘要

本項目在單納米通道和陣列納米通道可控制備方法建立的基礎上，從理論上探索通道結構與表面性質對介質輸運的影響，開展了該微納流控系統中酶反應動力學的研究，取得了系列研究成果。已發表SCI論文18篇，獲授權發明專利4項。部分成果獲2011年高等學校科學研究優秀成果獎（自然科學獎）一等獎。 提出了紫外光刻蝕法在微流控晶片上可控制備單納米通道的製備方法、膠體納米粒子自組裝法和電化學陽極刻蝕法製備陣列納米通道的新方法。從理論上探索了通道表面結構和性質對電泳分離的影響，發現了通道表面性質是引起電泳峰展寬的主要因素。揭示了表面電荷效應是影響限域納米通道中質荷輸運的主要因素，依次揭示了限域於納米通道中氨基、羧基及蛋白質分子的質子化與去質子化過程與巨觀體系迥異的特徵。同時，利用納米通道的電荷排阻效應，在微納流控晶片上實現了蛋白質的高效富集、反應與純化，發現了納米通道尺寸對限域納米通道中酶反應的顯著影響，以及限域條件下酶反應動力學機制隨流體流速的影響。