作者:黄辛 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/9/5 9:51:45
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龙亿涛团队构建高空间分辨新型纳米孔道

 

科学网讯(记者黄辛)华东理工大学龙亿涛教授团队以纳米孔道为单分子研究平台,利用纳米孔“电化学空间限域”效应,构建了可实现高空间分辨的功能化新型纳米孔道单分子界面,在具有孔尖极化增强效应的纳米孔电极上开展了由弱相互作用引起的单个分子动态过程机制研究。日前,他们将多年来纳米孔道单分子实验的经验积累及仪器装置技术创新,以封面文章的形式发表于《自然-实验手册》杂志。

单分子分析是准确探究单个分子行为、电子传递过程和动态构效关系等信息的有效手段。由于单个分子穿过纳米孔道的速度极快,较难精准获取纳米孔道单个分子瞬态电信号。

为了提高纳米孔道单分子技术分析灵敏度,研究人员利用Aerolysin构建的电化学限域纳米孔道实现了对DNA分子单碱基差异的超灵敏识别,在单分子水平上完成了核酸外切酶“分步降解”单链DNA过程的实时观测,为探究单个酶构效关系提供了一个高灵敏分析体系。

同时,研究人员在多年来纳米孔道的理解与认识基础上,构建了“限域”纳米孔道电化学分析新机制,为单分子动态氧化还原过程研究提供了新思路。龙亿涛团队将“电荷传递过程”限域在单个纳米孔道内,构建了含有电活性界面的纳孔电极,获得了纳米孔电极界面电荷传递过程中极易分辨的空间与时间图像信息,解决了传统纳米孔道难以获得单个电活性物质的动态电荷传递过程信息这一难题。

为了解决仪器灵敏度不足对纳米孔道发展的制约,研究人员还自主搭建了超灵敏光电单分子同步检测仪器及大数据智能算法平台,突破了纳米孔道仪器检测超低电流及超快时间分辨的技术壁垒,获得了皮安级电流分辨率和微秒级时间分辨率,为进一步探索单个分子行为提供了有力保障。

专家表示,龙亿涛团队将纳米等离子共振光谱、拉曼光谱及单分子荧光等光学检测机制集成到纳米孔道限域空间中,成功获得了单个待测物光电同步信息,实现了对单个分子多维信息的解读。

 
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