使用共价有机框架的序列依赖单分子DNA传感纳米孔
Linru Guo1, Xiao-Lei Xing1,2, Qiaobo Liao1
1State Key Laboratory of Analytical Chemistry for Life Science, School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China.
ACS nano
|September 11, 2024
概括
研究人员开发了一种新的共价有机框架 (COF) 纳米孔,用于无酶单分子DNA测序. 这种固态纳米孔显示了区分DNA基和序列的前景,推进了纳米孔测序技术.
科学领域:
- 纳米技术纳米技术
- 分子生物学分子生物学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 使用纳米孔技术无酶单分子测序提供了广泛的应用,但面临着固态纳米孔的挑战.
- 精确的单分子DNA测序需要精确控制纳米孔大小和合规性,这是传统固态纳米孔努力实现的.
- 生物纳米孔适合无酶测序,但为了更好的控制和可扩展性,需要寻找固态替代品.
研究的目的:
- 制造和描述一种新的固态纳米孔装置,用于无酶单分子DNA测序.
- 评估开发的纳米孔区分DNA基和识别特定序列模式的能力.
- 研究影响DNA分子转位和纳米孔内信号检测的因素.
主要方法:
- 使用超薄的二维 (2D) 共价有机框架 (COF) 在石英纳米管尖上的纳米片制造纳米孔设备.
- 对COF纳米孔大小 (≈1.1 nm) 和原子尺度结构一致性的表征.
- 进行电气测量以检测来自单个DNA分子的电流阻塞,并执行有限元模拟.
主要成果:
- 该COF纳米孔装置证明了大致区分四个DNA基 (dAMP,dCMP,dGMP,dTMP) 的能力.
- 对于150个核酸模型DNA分子,观察到独特的序列特定的电阻电流模式,其中显著的百分比是独特的阻塞事件.
- 有限元模拟证实了DNA当前封锁模式取决于纳米孔在纳米管内相对位置.
结论:
- 协价有机框架 (COF) 纳米片使固态纳米孔的制造具有精确的尺寸,适合单分子DNA分析.
- 开发的COF纳米孔装置通过检测依赖序列的电信号,显示了无酶单分子DNA测序的潜力.
- 这项研究代表了通过固态纳米孔技术实现精确的单分子DNA测序的重大进展.
