纳米毛细管中DNA穿越的拥挤效应
介观与纳米尺度物理
2025-03-18 v2 应用物理
摘要
石英纳米毛细管是一种重要的新兴类电单分子传感器，用于DNA、蛋白质及其复合物以及其他生物分子靶标。然而，与其他电阻脉冲传感器相比，纳米毛细管具有高度非对称的环境，离子和生物聚合物的传输可能呈现强烈的方向依赖性。对于双链DNA，这可能包括穿越时间及其三级结构，但如本文所示，纳米约束不仅会导致该传感器传输特征中未探索的特征，还能为单分子水平的生物物理和生物分析学研究开辟新能力。为此，我们展示了DNA在纳米通道内的积聚如何导致拥挤效应，以及在某些情况下DNA进入被可逆阻塞的情形，并根据多种DNA样品和实验条件提供详细分析。此外，我们使用生物素功能化的DNA和修饰过的生物素-金纳米颗粒作为靶标，在案例研究中演示了拥挤效应以及由此导致的纳米通道驻留时间增加如何被用于一种新型分析范式，即将DNA注入纳米通道、与纳米颗粒靶标进行incubation并通过逆向穿越对复合物进行分析。我们将样本处理和检测元素集成到纳米毛细管中，作为一种重要的概念性进步，并为该设备概念的更广泛适用性提供了论据。
引用
@article{arxiv.2501.14347,
title = {Crowding Effects during DNA Translocation in Nanopipettes},
author = {Rand A. Al-Waqfi and Cengiz Khan and Oliver J. Irving and Lauren Matthews and Tim Albrecht},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.14347},
year = {2025}
}