疏水孔内DNA的纳米尺度表征：热力学与动力学
生物物理
2016-05-06 v1 介观与纳米尺度物理
化学物理
摘要
采用两种极限纳米管直径（分别对应(51,0)和(40,0)锯齿形拓扑结构，D=4 nm和D=3 nm），探究了封装在疏水性碳纳米管中的双链DNA十二聚体的能量与传输特性。观察到在4 nm纳米孔中热力学自发的封装（40 kJ/mol）在固体直径缩小至3 nm时消失，且受限DNA末端直接接触疏水壁，中间无溶剂层。在限域后的初始时刻（2-3 ns），该生物分子依据菲克定律（t）以自扩散系数D=1.713 x 10-9m2/s沿纳米孔内部体积易位，此后分子扩散呈现单文件型机制（t1/2）。正如预期，扩散是各向异性的，以孔主轴为优先方向，但深入分析表明瞬时速度概率在x、y和z方向上基本完全相同。三维速度直方图显示最大概率位于v=30.8 m/s，是在可比扶手椅型几何结构中封装的单链三核苷酸DNA观测速度（v=16.7 m/s，D=1.36-1.89 nm）的两倍。由于全程采用精确生理条件（310 K，[NaCl] = 134 mM），本研究为基于碳纳米管作为封装剂的下一代体内药物递送技术开发确立了里程碑。
引用
@article{arxiv.1605.01366,
title = {Nanoscopic Characterization of DNA within Hydrophobic Pores:Thermodynamics and Kinetics},
author = {Fernando J. A. L. Cruz and Juan J. de Pablo and José P. B. Mota},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.01366},
year = {2016}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1605.01317