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NIST的新DNA测序原理模型‘澳彩网’

时间:2021-01-06
本文摘要:图片:NIST的新DNA测序原理模型(来自《科学日报》)NIST明确提出了一种新的DNA测序方法和纳米孔测序原理的延伸,依靠带电粒子(离子)通过纳米孔引起潜在的变化。传感器的工作原理在室温水中模拟:胞嘧啶可以吸附在纳米孔中,鸟嘌呤可以通过碱基配对原理检测;

石墨烯

DNA测序经历了桑格测序、第二代测序(高通量测序)和第三代测序(纳米孔测序)。最近,国家标准与技术研究所(NIST)模拟了一种新的基因测序概念:通过从微小的化学活性石墨孔中夹取DNA分子,通过测量石墨孔边缘产生的电位变化,构建了高速、高精度、高效率的DNA测序;研究人员指出,这种方法每秒可识别660亿个碱基,准确率达90%,无假阳性;如果这种方法通过实验测试,它将比传统的测序方法更慢,成本更低。相关研究成果近日发表在《Nanoscale》杂志上。

图片:NIST的新DNA测序原理模型(来自《科学日报》)NIST明确提出了一种新的DNA测序方法和纳米孔测序原理的延伸,依靠带电粒子(离子)通过纳米孔引起潜在的变化。虽然至今仍在流行,但带电粒子(离子)通过纳米孔引起的电位变化也面临着许多挑战,如不必要的电信号噪声、阻塞、选择性严重缺乏等。为了解决这些后遗症,NIST明确提出了一个新的方案,就是创造临时化学键,依靠石墨烯超越这些化学键,把产生的机械应急信号变成电流信号。领导该项目的NIST理论家亚历克斯斯莫利亚尼茨基说,这基本上是一个微型压力传感器。

我们没有发明一种独创的技术,而是明确提出了一种新的物理原理。石墨烯由于其电学性质和微膜结构在纳米孔测序中非常受欢迎。

在NIST明确提出的新方法中,单个石墨纳米带(4.5 * 15.5纳米)附着有多个纳米地下通道(宽度为2.5纳米)。传感器的工作原理在室温水中模拟:胞嘧啶可以吸附在纳米孔中,鸟嘌呤可以通过碱基配对原理检测;单链DNA分子可以通过纳米孔;鸟嘌呤通过孔道时,与胞嘧啶形成氢键;随着通道内DNA单链的运动,石墨烯被猛拉,滑回到原来的方位,氢键脱落,从而将机械应急信号变为电流信号。NIST的研究主要集中在DNA链如何影响石墨烯的电学性质,发现在目标碱基通过孔隙的瞬间,临时电流变化明显再次发生。

石墨烯

为了检测ACTG的四个碱基,需要水平填充四个具有不同插入孔的石墨烯带,以创建一个构建的DNA传感器。


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