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Aerolysin纳米孔道对寡聚核苷酸的高灵敏单分子检测 被引量:17
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作者 曹婵 廖冬芳 +1 位作者 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第9期734-737,共4页
自纳米孔道单分子电化学技术提出以来,为了构建性能良好的纳米孔道,研究人员一直在寻找不同的孔道材料.本研究探索了Aerolysin生物纳米孔道在寡聚核苷酸检测方面的可能性.实验结果表明,与常用的α-溶血素纳米孔道相比,Aerolysin纳米孔... 自纳米孔道单分子电化学技术提出以来,为了构建性能良好的纳米孔道,研究人员一直在寻找不同的孔道材料.本研究探索了Aerolysin生物纳米孔道在寡聚核苷酸检测方面的可能性.实验结果表明,与常用的α-溶血素纳米孔道相比,Aerolysin纳米孔道在寡聚核苷酸检测方面表现出更强的空间和时间分辨能力.三个碱基长度的寡聚核苷酸可对Aerolysin纳米孔道造成约为40%的电流阻断.阻断时间表现出电压相关性,随电压的升高而减小.与其他生物纳米孔道相比,Aerolysin纳米孔道无需任何基因突变、化学修饰即可实现对单个寡聚核苷酸的超灵敏分析.未来,Aerolysin纳米孔道将有可能应用于DNA损伤检测、micro RNA分析以及其他基于纳米孔道的单分子分析检测. 展开更多
关键词 气单胞菌溶素 生物纳米孔道 单分子检测 寡聚核苷酸
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纳米通道单分子检测P53蛋白与DNA的弱相互作用 被引量:15
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作者 张星 +3 位作者 刘钰 薛梦竹 李洪林 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第1期44-50,共7页
利用基于α-溶血素(α-HL)的纳米通道单分子检测技术在单分子水平上探测位于肿瘤抑制蛋白P53 DNA结合域的多肽分子(P53-P)与含有p21waf1/cip1基因结合域的双链DNA(B40)之间弱相互作用.在电场力的作用下,单个P53-P/B40复合物被α-HL纳米... 利用基于α-溶血素(α-HL)的纳米通道单分子检测技术在单分子水平上探测位于肿瘤抑制蛋白P53 DNA结合域的多肽分子(P53-P)与含有p21waf1/cip1基因结合域的双链DNA(B40)之间弱相互作用.在电场力的作用下,单个P53-P/B40复合物被α-HL纳米通道捕获并限制在其前庭中.通过空间限域作用,P53-P与B40之间的弱相互作用被放大为具有显著电压依赖性的复合物-α-HL间强烈的相互作用,从而产生极易分辨的离子流特征阻断信号.统计分析特征阻断信号显示P53-P与B40之间的弱相互作用使得B40产生微小的构型变化.分子对接模拟进一步证明,P53-P能够插入B40的小沟并使得小沟间距变窄.因此,基于α-HL的纳米通道单分子检测技术可以作为研究单个生物大分子间弱相互作用的超灵敏分析方法. 展开更多
关键词 纳米通道单分子检测技术 α-溶血素 P53蛋白 弱相互作用
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电化学限域SiN_X纳米孔道检测核酸分子的研究 被引量:8
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作者 李巧 林瑶 +2 位作者 刘少创 龙亿涛 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1445-1449,共5页
固体纳米孔道因其机械强度高、尺寸可控、易于表面修饰及集成化设计等优点被广泛应用于DNA、RNA和蛋白质等生物分子的检测研究.为了检测单个单链核酸分子,本研究采用电化学刻蚀法可控制备了单个SiN_X固体纳米孔道,通过SiN_X固体纳米孔... 固体纳米孔道因其机械强度高、尺寸可控、易于表面修饰及集成化设计等优点被广泛应用于DNA、RNA和蛋白质等生物分子的检测研究.为了检测单个单链核酸分子,本研究采用电化学刻蚀法可控制备了单个SiN_X固体纳米孔道,通过SiN_X固体纳米孔道限域空间效应增强了纳米孔道与短链核酸分子之间的弱相互作用,从而实现了核酸分子的单分子水平检测.通过研究不同孔径(3.1和8.5 nm)纳米孔道与核酸分子间的弱相互作用差异,有效区分了核酸分子在限域空间内产生的过孔和碰撞两种个体行为,加深了对固体纳米孔道限域空间内核酸分子电化学行为的理解. 展开更多
关键词 固体纳米孔道 电化学空间限域 核酸分子 单分子分析
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纳米通道单分子检测低噪音电流放大器系统的研究 被引量:6
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作者 颜秉勇 顾震 +4 位作者 高瑞 曹婵 马巍 龙亿涛 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期971-976,共6页
研制了一种新型微电流放大器系统,用于检测α-Hemolysin生物蛋白纳米通道在单分子检测实验中所产生的微弱电流信号(<100 p A)。在1 mol/L KCl、10 mmol/L Tris-HCl,1 mmol/L EDTA的缓冲液(p H 8.0)中测定了DNA-PEG-DNA交联物与纳米... 研制了一种新型微电流放大器系统,用于检测α-Hemolysin生物蛋白纳米通道在单分子检测实验中所产生的微弱电流信号(<100 p A)。在1 mol/L KCl、10 mmol/L Tris-HCl,1 mmol/L EDTA的缓冲液(p H 8.0)中测定了DNA-PEG-DNA交联物与纳米通道的穿越和碰撞信号。实验中使用3 k Hz贝塞尔滤波器和100 k Hz模数转换器来对电流进行采样。结果表明,此放大器系统能够有效降低电流记录过程中的噪音,有利于分辨待测物分子与纳米通道作用所产生的较小阻断的电流信号(<10 p A)。 展开更多
关键词 纳米通道 单分子检测 电流放大器 降噪
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单个体矢量性特征的固体纳米孔道分析研究 被引量:6
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作者 林瑶 +2 位作者 高瑞 王慧锋 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第7期675-678,共4页
固体纳米孔道作为一种高灵敏的单分子检测技术,由于其机械强度高、尺寸可控、易于阵列化集成等方面的显著优势,已经被广泛应用于DNA,蛋白质以及聚合物等小分子的检测.具有矢量性特征的各向异性单个体在纳米孔道中的穿孔行为对具有空间... 固体纳米孔道作为一种高灵敏的单分子检测技术,由于其机械强度高、尺寸可控、易于阵列化集成等方面的显著优势,已经被广泛应用于DNA,蛋白质以及聚合物等小分子的检测.具有矢量性特征的各向异性单个体在纳米孔道中的穿孔行为对具有空间限域效应的纳米孔道离子流特征信号具有显著影响.为解析单个体矢量性特征对纳米孔道分析的影响,本工作利用氮化硅固态纳米孔道,以单个纳米金棒为各向异性的单个体模型,实时观测了其在孔道中的迁移行为.研究发现当纳米金棒穿过纳米孔道时,产生两种不同阻断程度的特征电流信号,通过对电流信号事件的解析,实时获取了具有矢量特征的金棒所导致的两种特征过孔事件;进一步,建立了离子电流模型,分别对这两种各向异性的穿孔事件机制进行了验证. 展开更多
关键词 固体纳米孔道 矢量性特征 纳米金棒 单分子分析
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纳米孔道单分子电化学信号在线识别与分析研究 被引量:5
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作者 王慧锋 黄飞 +4 位作者 顾震 胡正利 颜秉勇 龙亿涛 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期843-850,共8页
为实现纳米孔道单分子检测中对微弱电流信号的快速精准处理,考察了纳米孔道实验数据的信号特征,提出了基于双缓冲数据结构和有限冲击响应滤波的实时自适应阈值法,并基于这一算法设计了纳米孔道信号在线识别与分析系统,实现了实验数据实... 为实现纳米孔道单分子检测中对微弱电流信号的快速精准处理,考察了纳米孔道实验数据的信号特征,提出了基于双缓冲数据结构和有限冲击响应滤波的实时自适应阈值法,并基于这一算法设计了纳米孔道信号在线识别与分析系统,实现了实验数据实时采集存储和信号在线分析处理的同步进行。为验证所建立的纳米孔道信号在线识别和分析系统性能,采用噪音为20~100 p A和带宽区间为3~100 k Hz的仿真信号进行信号识别分析。结果表明,本系统能够满足强噪声、低带宽、高采样率(250 k Hz)环境下对实验数据处理的要求。将此系统应用于单个poly(dA)_4分子的Aerolysin纳米孔道分析实验中,实验结果表明,本系统能够对大数据量的纳米孔道实验数据进行实时、快速、精准的分析处理。 展开更多
关键词 纳米孔道 实时采集存储 在线分析处理 双缓冲区 自适应阈值法
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纳米孔道单分子检测结直肠癌MicroRNAs 被引量:5
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作者 胡正利 杜冀晖 +3 位作者 彭岳一 曹婵 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1087-1090,共4页
MicroRNA(miRNA)可用于癌症的早期诊断、预后判断,其分析检测具有重要临床意义.结直肠癌的发生、发展与miRNA 21、miRNA 92等的异常表达明显相关.本研究设计了以poly(d T)n为引导链的DNA探针(probe)并尝试使用α-溶血素(α-HL)纳米孔道... MicroRNA(miRNA)可用于癌症的早期诊断、预后判断,其分析检测具有重要临床意义.结直肠癌的发生、发展与miRNA 21、miRNA 92等的异常表达明显相关.本研究设计了以poly(d T)n为引导链的DNA探针(probe)并尝试使用α-溶血素(α-HL)纳米孔道单分子检测方法检测结直肠癌miRNAs.miRNA·probe复合物分子穿过α-HL纳米孔道限域空间时,由于probe链长、序列不同导致probe-α-HL相互作用不同,miRNA 92·probe 92、miRNA 21·probe 21、miRNA 16·probe 16输出为形态、阻断时间不同的多台阶特征信号,实现了三种miRNAs的有效区分.实验证明,此方法可以用于检测血清实际样品.因此,未来有望使用α-HL构建miRNA超灵敏单分子生物传感器. 展开更多
关键词 MICRORNA α-溶血素 纳米孔道限域空间 单分子生物传感器
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Aerolysin蛋白纳米孔道直接检测单个DNA碱基修饰 被引量:5
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作者 路瑶 胡正利 +1 位作者 龙亿涛 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期129-133,共5页
基于Aerolysin生物膜通道蛋白的纳米孔道电化学分析技术,因其高的电化学空间限域能力可实现超灵敏DNA单分子检测。本文利用单个Aerolysin纳米孔道在无需标记、无需扩增的条件下直接分辨3种具有单个碱基差异的单链DNA。实验结果显示,具... 基于Aerolysin生物膜通道蛋白的纳米孔道电化学分析技术,因其高的电化学空间限域能力可实现超灵敏DNA单分子检测。本文利用单个Aerolysin纳米孔道在无需标记、无需扩增的条件下直接分辨3种具有单个碱基差异的单链DNA。实验结果显示,具有单个炔基侧链基团修饰的单个ss DNA在限域空间内与Aerol-ysin纳米孔道的相互作用时间较未修饰的ss DNA增长近7倍,电流阻断程度增大7%,且高斯峰半峰宽减小了44%,增强了Aerolysin纳米孔道对单个DNA分子的分辨能力。研究成果有望推动Aerolysin纳米孔在DNA直接测序及表观遗传修饰检测中的应用。 展开更多
关键词 生物纳米孔道 单分子分析 DNA 电化学空间限域
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纳米孔道单分子电化学测量的低噪音控温系统研究 被引量:4
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作者 杨铖宇 顾震 +2 位作者 胡正利 龙亿涛 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期312-318,共7页
纳米孔道检测技术是一种利用单个分子测量界面实现在单分子水平上测量DNA、RNA、蛋白、多肽等生物分子的高灵敏的单分子检测技术.由于单个分子与纳米孔道的相互作用受热力学控制,亟需精准控制纳米孔道单分子分析的实验温度.因此,本文研... 纳米孔道检测技术是一种利用单个分子测量界面实现在单分子水平上测量DNA、RNA、蛋白、多肽等生物分子的高灵敏的单分子检测技术.由于单个分子与纳米孔道的相互作用受热力学控制,亟需精准控制纳米孔道单分子分析的实验温度.因此,本文研制了一种低噪音控温系统用于具有皮安级电流分辨的纳米孔道单分子实验,以实现精确调控测量时的环境温度.该系统利用半导体制冷片的热电效应对检测池环境加热/制冷,通过对高精度热敏电阻进行电磁屏蔽以实现在温度反馈的同时避免噪音的引入.利用比例-积分-微分算法进行控制,达到高精度快速控温的要求.该系统控温精度为±1°C,无额外噪音引入至超灵敏纳米孔道单分子测量,获得了25°C到5°C下Poly(dA)5与单个气单胞菌溶素(Aerolysin)分子界面间作用产生信号的差异,应用于研究单分子与纳米孔道相互作用的热力学行为. 展开更多
关键词 纳米孔道 电化学 单分子检测 单分子界面 控温系统 低噪音电分析测量
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纳米电极上单个银纳米颗粒氧化电流分辨能力的研究 被引量:4
10
作者 杨哲曜 马巍 +1 位作者 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第7期671-674,共4页
在单体电化学的研究中,提高信号分辨能力是一项挑战.缩小电极尺寸有利于对体系噪音电流的控制,有望提高电流的分辨能力.本研究制备了直径为480 nm的铂纳米圆盘电极,选用银纳米颗粒碰撞电极产生银电化学氧化行为作为模型,考察了纳米电极... 在单体电化学的研究中,提高信号分辨能力是一项挑战.缩小电极尺寸有利于对体系噪音电流的控制,有望提高电流的分辨能力.本研究制备了直径为480 nm的铂纳米圆盘电极,选用银纳米颗粒碰撞电极产生银电化学氧化行为作为模型,考察了纳米电极相对于微米电极在单体电化学信号分辨能力上的优化作用.研究表明,不同尺寸电极上观察到的银纳米颗粒的碰撞频率符合扩散控制的碰撞规律.说明单个电流信号对应于单个纳米颗粒的电化学氧化过程.同时,当电极尺寸缩小至纳米尺度后,噪音电流下降50%左右,提高了对银纳米颗粒碰撞电极过程中氧化电流的分辨能力.研究结果表明使用纳米电极能进一步提高对单体电化学中微小电流的检测能力. 展开更多
关键词 单颗粒电化学 纳米电极 碰撞频率 高电流分辨
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基于纳米孔道的单分子时间组学 被引量:1
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作者 李孟寅 蒋杰 +2 位作者 牛红艳 龙亿涛 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期2148-2154,共7页
纳米孔道技术以其与单个分子尺寸匹配的、化学环境精准可控的传感界面以及逐个读取单个分子的特征,兼具高空间分辨特性、单分子特性和高通量特性.本文结合这三个特性,探讨了纳米孔道构建“单分子时间组学”的潜在优势与挑战.
关键词 纳米孔道 单分子 分子特性 尺寸匹配 分辨特性 高通量 优势与挑战 单个分子
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一种时序信号分类算法在纳米孔道离子电流信号识别中的应用
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作者 倪雪 辛凯莉 +4 位作者 胡正利 蒋翠玲 万永菁 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第8期912-919,共8页
纳米孔道单分子分析技术通常利用阻断电流的时域特征进行识别.但对于结构、分子量等相似的物质,由于其时域特性交叠,采用传统的纳米孔道识别方法难以准确分辨.为了充分挖掘具有差异性的深层特征,提升纳米孔道离子流信号识别准确率,提出... 纳米孔道单分子分析技术通常利用阻断电流的时域特征进行识别.但对于结构、分子量等相似的物质,由于其时域特性交叠,采用传统的纳米孔道识别方法难以准确分辨.为了充分挖掘具有差异性的深层特征,提升纳米孔道离子流信号识别准确率,提出了一种时序信号分类算法.通过有重叠的滑动窗口对原始信号进行分帧,并利用连续小波变换对逐帧信号进行处理,可准确获取单分子事件的时频域浅层特征信息.在此基础上,利用多分支层间特征融合网络处理获取深层特征.采用可信统计预测策略对子信号的分类概率统计,该算法对单氨基酸差异多肽的纳米孔道离子电流信号的识别准确率高达99.00%,可显著提高纳米孔道对分子量相似甚至相同的单分子的传感能力. 展开更多
关键词 纳米孔道分析 时序信号 深层特征提取 层间特征融合 可信统计预测
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闭合式无线纳米孔电极检测单个外泌体 被引量:3
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作者 崔凌飞 许素文 +4 位作者 梁驰 于汝佳 李亮 龙亿涛 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期60-66,共7页
单个体电化学通过在限域电化学测量界面上检测单个纳米粒子、单个脂质体、单个细胞等的电化学特性,实现对单个体各向异性的研究.这种高度灵敏的电化学方法能够快速测量并区分纳米级单个体的大小和表面电荷等.目前,已在单颗粒催化、环境... 单个体电化学通过在限域电化学测量界面上检测单个纳米粒子、单个脂质体、单个细胞等的电化学特性,实现对单个体各向异性的研究.这种高度灵敏的电化学方法能够快速测量并区分纳米级单个体的大小和表面电荷等.目前,已在单颗粒催化、环境监测和细胞分析等领域得到应用.本研究通过使用尺寸可控的石英纳米孔作为模板,将贵金属金沉积在石英纳米孔尖端,以形成用于单个体测量的纳米级电化学限域界面,从而制备具有高灵敏度的闭合式无线纳米孔电极.利用该电极构建了单个体电化学测量体系,实现了单个外泌体的检测,获得了信噪比高达25.1的单个外泌体碰撞信号,电化学测量平均电流幅值为15.1pA,单个信号持续时间为0.4ms,从而实现了单个外泌体与纳米电极间动态相互作用的实时测量. 展开更多
关键词 无线纳米孔电极 纳米孔 纳米电极 电化学空间限域效应 外泌体 单个体电化学
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辅酶Q10与DNA相互作用的现场电子自旋共振光谱电化学研究 被引量:1
14
作者 李杨 +1 位作者 梁杰 龙亿涛 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第A03期353-354,共2页
辅酶Q10(CoQ10)广泛存在于自然界动植物线粒体内,是呼吸链中重要的电子载体。缺乏辅酶Q10会对生命活动造成严重的影响从而导致疾病的产生。研究证明辅酶Q10的氧化还原特性使其成为生物体内重要的抗氧化剂之一,能清除自由基,防止蛋... 辅酶Q10(CoQ10)广泛存在于自然界动植物线粒体内,是呼吸链中重要的电子载体。缺乏辅酶Q10会对生命活动造成严重的影响从而导致疾病的产生。研究证明辅酶Q10的氧化还原特性使其成为生物体内重要的抗氧化剂之一,能清除自由基,防止蛋白质、脂类、DNA大分子物质被氧化。因此CoQ10的抗氧化能力在抗衰老方面有着非常重要的作用。 展开更多
关键词 辅酶Q10 电子自旋共振光谱 DNA 化学研究 相互作用 氧化还原特性 抗氧化剂 生物体内
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用于纳米孔道分析的四通道电化学传感器设计与仿真 被引量:1
15
作者 钟诚兵 +1 位作者 张维冰 龙亿涛 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期395-400,共6页
纳米孔道技术是一种基于空间限域的超灵敏的单分子分析技术.通过研究单个分子限域于纳米孔道中所产生的离子电流的变化,可在单分子尺度上获取其结构、尺寸、电性及与孔道间弱相互作用的信息.目前主要应用的纳米孔道测量仪器单次实验仅... 纳米孔道技术是一种基于空间限域的超灵敏的单分子分析技术.通过研究单个分子限域于纳米孔道中所产生的离子电流的变化,可在单分子尺度上获取其结构、尺寸、电性及与孔道间弱相互作用的信息.目前主要应用的纳米孔道测量仪器单次实验仅能测量单个纳米孔道,其检测通量较低.本文基于实验室前期自主设计研制的单通道纳米孔道测量仪器Cube-D2上,比较研究了两种互阻放大器的测量特性,从而选择了合适的测量电路设计了四通道电化学传感器放大电路.进一步通过仿真验证了四通道电化学传感器设计方案的可行性,为阵列化高通量纳米孔道单分子电化学测量仪器的设计提供了理论基础. 展开更多
关键词 纳米孔道 单分子界面 单分子分析 多通道电化学传感器 互阻放大器
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单分子电泳:纳米孔道电化学的新认识 被引量:1
16
作者 张伟为 龙亿涛 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期993-998,共6页
该文旨在从电泳分离技术的角度认识纳米孔道电化学单分子分析技术,这种技术可以作为“单分子电泳”来理解和研究。纳米孔道电化学单分子分析技术与电泳的本质都是采用外加电场使待测分子产生电迁移。待测分子性质不同,且与介质材料孔道... 该文旨在从电泳分离技术的角度认识纳米孔道电化学单分子分析技术,这种技术可以作为“单分子电泳”来理解和研究。纳米孔道电化学单分子分析技术与电泳的本质都是采用外加电场使待测分子产生电迁移。待测分子性质不同,且与介质材料孔道外露基团相互作用不同,使得分子移动速度具有差异,据此实现分离识别。气单胞菌溶素(Aerolysin)纳米孔道,由于其孔径与待测分子尺寸相匹配,其孔道内壁可以看作是由氨基酸组成的具有调控单个分子电迁移能力的特异性孔道界面。每一个氨基酸残基都相当于一个探测单元,在电场力的作用下,待测分子逐一进入孔道时与每一个探测单元相互作用方式、程度与时长不同,从而形成了单个待测分子特征的迁移速度和迁移运动轨迹。在纳米孔道实验中,每秒可以有上千个待测分子穿过孔道,产生特征阻断电流信号。通过对这些信号的阻断电流、阻断时间、阻断频率、信号特征等进行统计分析,可以从“单分子电泳”水平对单个待测物实现高通量的分辨和识别。该文以Aerolysin纳米孔道分辨仅有一个核苷酸差异的寡聚核苷酸(5′-CAA-3′、5′-CAAA-3′、5′-CAAAA-3′)为例,详细阐述了纳米孔道“单分子电泳”的单核苷酸分辨能力,展现了电化学限域空间在电泳单分子水平分离技术上的应用。 展开更多
关键词 单分子电泳 纳米孔道 电化学
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纳米孔道单分子电化学测量仪器的稳定性研究
17
作者 陈婷婷 +4 位作者 崔凌飞 钟诚兵 胡正利 顾震 龙亿涛 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1433-1440,共8页
纳米孔道分析技术是一种基于电化学空间限域效应的单分子检测技术。测量纳米孔道产生的单分子皮安级微弱电流信号对电化学测量仪器的电流分辨、时间分辨和抗噪音能力提出了挑战。Cube纳米孔道电化学测量仪器通过设计频率补偿电路、前置... 纳米孔道分析技术是一种基于电化学空间限域效应的单分子检测技术。测量纳米孔道产生的单分子皮安级微弱电流信号对电化学测量仪器的电流分辨、时间分辨和抗噪音能力提出了挑战。Cube纳米孔道电化学测量仪器通过设计频率补偿电路、前置电流放大器测量系统和基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的高速数字处理电路,实现了便携式超灵敏电化学测量仪器对微弱电流信号的高时间分辨、高电流分辨,以及低噪音的放大、采集和快速处理。稳定性是仪器能够应用于实际单分子测量分析的重要衡量指标之一。该文通过高阻值电阻对该仪器进行稳定性测试,在截止滤波频率为5、10、100 kHz条件下,Cube纳米孔道仪器获取的电流基线的噪音均方根(RMS)值分别比商品化仪器减小了80.0%、87.5%、48.2%,证明Cube纳米孔道仪器抑制噪音能力更强,电流分辨能力更好,仪器测量稳定性更佳。进一步通过统计比较施加电压值的实际值和标准偏差,结果显示该仪器施加电压误差小,其仪器施加电压标准偏差仅为施加电压变化量(10 mV)的0.14%。同时,通过Aerolysin纳米孔道检测Poly(dA)4的实验,对比Cube仪器和商品化仪器在不同施加电压下获取的单分子信号残余电流程度,得到两者误差均小于0.01,结果具有可重复性。因此,Cube纳米孔道仪器具有稳定性好、灵敏度高、便携性强的特点,可应用于纳米孔道单分子分析。 展开更多
关键词 纳米孔道 纳米电化学 单分子检测 单分子界面 超灵敏电化学检测仪器
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纳米孔道电化学-拉曼光谱联用技术在单分子分析中的应用
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作者 谢保康 刘少创 +1 位作者 龙亿涛 《光散射学报》 北大核心 2024年第3期330-342,共13页
纳米孔道电化学技术可在单分子水平上实现无标记、高通量的分析测量。然而,纳米孔道在测量分子之间的细微差异时仅能通过离子流电信号微弱差异进行识别分析,缺少对分子结构的直接表征分析能力。纳米孔道电化学-拉曼光谱联用检测技术能... 纳米孔道电化学技术可在单分子水平上实现无标记、高通量的分析测量。然而,纳米孔道在测量分子之间的细微差异时仅能通过离子流电信号微弱差异进行识别分析,缺少对分子结构的直接表征分析能力。纳米孔道电化学-拉曼光谱联用检测技术能够对分析物进行电化学和拉曼光谱表征,在记录孔道内分子的离子流信息的同时获取该分子的拉曼光谱,以表征该分子结构特征与组成。本综述以纳米孔道电化学-拉曼光谱联用检测技术为主题,系统介绍了等离子体纳米孔道的制备方法;阐述了纳米孔道光电联用检测仪器的技术路线;并对纳米孔道电化学-拉曼光谱联用检测技术在单颗粒分析,碱基识别,蛋白质结构分析等方面的应用进行讨论;总结了纳米孔道电化学-拉曼光谱联用检测技术在发展过程中面临的挑战与展望,为该技术后续在单分子分析方面的发展提供新的思路。 展开更多
关键词 等离子体纳米孔道 纳米孔道电化学 表面增强拉曼光谱 光电联用
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Aerolysin纳米孔核酸检测灵敏区域的协同相互作用探索研究 被引量:4
19
作者 李孟寅 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第10期984-988,共5页
纳米孔单分子检测技术以其简便、快速、高通量及无需标记等特点,应用于DNA及蛋白质测序,更有望实现单分子动态构象变化的研究. Aerolysin(气单胞菌溶素)纳米孔道由于其特有的较长的β-桶限域区(β-barrel)及孔内壁丰富的带电荷氨基酸残... 纳米孔单分子检测技术以其简便、快速、高通量及无需标记等特点,应用于DNA及蛋白质测序,更有望实现单分子动态构象变化的研究. Aerolysin(气单胞菌溶素)纳米孔道由于其特有的较长的β-桶限域区(β-barrel)及孔内壁丰富的带电荷氨基酸残基,在单个寡聚核苷酸分子分析中展现出极高的灵敏性.本设计利用dA14-4-X,dA14-11-X,dA14-4-X-11-X (X=C, T, G)等单个寡聚核苷酸探针分子,研究了Aerolysin的两个灵敏区域R1和R2,探索了R1灵敏区域对单个碱基弱相互作用的差异,实现区分单个碱基差异.进一步实验证明,R1灵敏区域对单个碱基类型差异的灵敏区分不受R2灵敏区域被碱基A、C、T占位所影响.然而,当R2区域被碱基G占位时,会使R1区域丧失对整个孔道电流的主导性.本研究有助于理解Aerolysin对单个寡聚核苷酸分子的超灵敏测量机制. 展开更多
关键词 纳米孔 单分子界面 电化学限域 气单胞菌溶素 寡聚核苷酸
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基于Aerolysin纳米孔道对单个c-di-AMP分子的检测研究 被引量:4
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作者 牛红艳 胡正利 +1 位作者 龙亿涛 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第10期989-992,共4页
环二腺苷酸(c-di-AMP)是原核细胞中普遍存在的第二信使,不仅能够有效调控细胞生长、离子转运、细胞壁代谢平衡等多种生理过程,还能引发I型干扰素应答,激发机体天然免疫反应.本实验使用单个气单胞菌溶素(Aerolysin)纳米孔道蛋白构建的单... 环二腺苷酸(c-di-AMP)是原核细胞中普遍存在的第二信使,不仅能够有效调控细胞生长、离子转运、细胞壁代谢平衡等多种生理过程,还能引发I型干扰素应答,激发机体天然免疫反应.本实验使用单个气单胞菌溶素(Aerolysin)纳米孔道蛋白构建的单分子界面,对c-di-AMP进行单分子测量研究.为提高Aerolysin纳米孔对带负电小分子化合物的测量灵敏度,本实验利用LiCl为支持电解质,有效屏蔽Aerolysin孔口表面负电荷,减小c-di-AMP与Aerolysin纳米孔之间的静电排斥,从而显著增强了Aerolysin纳米孔道对单个c-di-AMP分子的检测能力.实验结果显示,在90mV电压下,每分钟在LiCl中获得的有效穿孔事件的数量最高可达同条件KCl支持电解质的30倍,且有效穿孔事件占总体事件的比例在不同电压下提升了7~11倍.进一步表明,使用LiCl支持电解质,可有效增强Aerolysin孔道对带负电小分子化合物的测量灵敏度.因此,本研究实现了Aerolysin纳米孔道对单个环二核苷酸的高灵敏免标记检测,有望为单分子水平上阐明新型免疫干扰机制提供新的分析方法. 展开更多
关键词 环二腺苷酸 环二核苷酸 气单胞菌溶素 单分子界面 生物纳米孔道
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