受限纳流体的分子动力学模拟与DNA检测

发布时间：2017-11-06 22:05

  本文关键词：受限纳流体的分子动力学模拟与DNA检测

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【摘要】：本文通过分子动力学模拟的方法研究了NaCl溶液的流体动力学性质及其受限在纳米孔中的离子迁移规律,并在此基础上进行了DNA分子通过不同形态的石墨烯纳米孔的模拟实验,对模拟结果产生的物理现象作了讨论和分析,为进一步实现基于纳米孔的基因测序打下理论基础。通过研究得到的主要结论有：1、溶液浓度和外加电场强度对体态及受限在纳米孔中的NaCl溶液的离子电流和电流贡献率的影响规律。2、跨膜电势和离子电流随着纳米孔孔径的变化规律。3、纳米孔内壁面电荷对于孔内离子分布和离子电流的影响。4、电场力驱动DNA分子过孔的速度太快,阻塞电流信号很微弱,难以实现测序目标。施加类似于AFM探针的弹性力可以有效控制过孔时间,并能检测到更为明显的电流阻塞信号；当不同碱基受限在纳米孔中的有效时间增大后,其物理占位因素对阻塞电流信号的影响占主导,IGIAIT,但C碱基不满足这一规律。5、锥形纳米孔对DNA分子具有单向通过性,仅在电场力驱动下DNA分子只能由小端到大端通过锥孔,该现象是由DNA分子无法从大端进入跨膜电压捕获区所导致的；其阻塞电流随锥度增加而减小,甚至为贡献电流；过孔时间随锥度增大而减小,不利于基因测序的实现。6、施加弹性力牵引DNA由大端到小端通过锥形纳米孔时,双链DNA发生解旋,阻塞电流随锥度的增加而变大。最后,我们得出结论：目前的实验及模拟方法很难获得单碱基阻塞电流的分辨率,但通过主动控制DNA过孔的方法可以有效减缓其过孔时间,进而能够区分poly(dA)10和poly(dT)10等片段,因此,如何延长过孔时间将是实现第三代基因测序的关键。
【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】：TQ021.1;Q61

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