基于纳米通道的生物分子检测及影响因素研究
[Abstract]:Nanochannels refer to the pore or pipe-like structures with diameter in 0.1-100nm, which have excellent structural stability, thermal stability, excellent chemical and optical properties at microscale. Therefore, it has potential application value in various scientific research fields. Especially, the research on the application of nano-channel technology in biomolecules detection is of great significance. The work of analyzing and detecting specific protein macromolecules by using nano-channels at home and abroad has been carried out in a large number. However, the effects of experimental conditions on the movement of biomolecules in the nanochannels are still of great scientific value. Therefore, under different temperature and viscosity of electrolyte solution, the migration speed and flux of protein molecules in nanowires were studied. The following work was carried out in this paper: 1. Using the blocking effect of the protein molecular channel to the current, we design and build the biomolecular detection device, debug the experimental instrument and build the experimental platform. The change of ion current can be recorded to detect the pore crossing of the tested particles, and the detection of protein molecules can be achieved. The effect of ambient temperature on the migration of sheep anti-human IgG particles was studied. The changes of current induced by IgG particles were recorded at different experimental temperatures. It was found that the experimental temperature affected the recovery of ion current at the inflection point. A reasonable model is established to explain the experimental phenomena qualitatively. The experimental current variation trend is preliminarily verified by programming to simulate the IgG particle passing through the hole. 2. The effects of the viscosity of electrolyte solution and the gradient of concentration on the migration of sheep anti-human IgG and bovine serum albumin (BSA) BSA were studied. The viscosity of the solution affects the viscosity resistance of the measured particles, increases the viscosity of the solution and effectively prolongs its velocity in the solution, thus reducing the number of particles passing through the pore in a unit time. Because IgG and BSA have different shape size and surface charge density, the effect of solution viscosity on them is different. At the same time, the concentration gradient was established on both sides of the nano-pore. The effect of bidirectional electroosmotic flow in the nano-pore and the potential near the nano-pore were changed due to the change of the concentration gradient. Thus, the trapping rate of the measured particles and the migration time of the tested particles in the nanorods were affected by the nanoparticles' trapping rate and the migration time of the tested particles in the nanoparticles. A composite chip based on silicon nitride nano-pore array and polycarbonate nano-pore array is fabricated. The ion current changes caused by the pore crossing of the measured biomolecules will be recorded and analyzed. The ion current decreases caused by porous particles were detected in multichannel and mixed channels, respectively. In the mixed channel, the information about the pore passage of biomolecules can be obtained by analyzing the current drop and the time of blocking signal, and the frequency of the current drop can be controlled by changing the number of effective nano-pores on the composite film. The results show that the hybrid nano-fluid detection chip based on micropore and nano-pore array has potential advantages in the detection of biomolecules. To sum up, the effects of experimental temperature, electrolyte solution and composite nanochannels on the migration of biomolecules through nano-pores are studied in this paper, which lays a foundation for the detection of specific biomolecules by using nanochannels.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1
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