在國家自然科學(xué)基金(21175135和21205119)支持下，中科院高能所吳海臣課題組構(gòu)建了一種新型超短碳納米管納米孔傳感器，相關(guān)成果發(fā)表在Nature Communications, 2013, DOI: 10.1038/ncomms3989。

　　納米孔單分子檢測技術(shù)是最近二十年發(fā)展起來的一種嶄新的技術(shù)，其工作原理是在納米孔兩端施加一個(gè)外加電場，通過監(jiān)測電解液流經(jīng)納米孔時(shí)的微弱電流(皮安級)信號變化—包括變化頻率、幅度和指紋性信號—來判斷穿越納米孔的離子或分子的濃度、帶電情況和結(jié)構(gòu)特征等。該技術(shù)目前主要應(yīng)用于DNA測序研究，在單分子檢測，單分子化學(xué)反應(yīng)及蛋白質(zhì)折疊等領(lǐng)域中的應(yīng)用研究也正蓬勃發(fā)展。目前納米孔主要分為蛋白質(zhì)納米孔和無機(jī)固態(tài)納米孔兩大類，由于這兩類納米孔各有優(yōu)缺點(diǎn)，科學(xué)家們一直致力于構(gòu)建不同材料和性質(zhì)的新型納米孔傳感器。

　　中科院高能所吳海臣課題組將直徑1-2nm，長度5-10nm的超短單壁碳納米管穩(wěn)定地插入到磷脂雙層膜中構(gòu)建了一種新型基于超短碳納米管的納米孔傳感器，該傳感器具備碳納米管的一些獨(dú)特的物理性質(zhì)，如亞原子級的平滑內(nèi)表面、大π共軛體系和超疏水的內(nèi)部環(huán)境等。研究人員發(fā)現(xiàn)在此納米孔兩端施加一個(gè)外加電場，電解液流經(jīng)不同管徑碳納米管時(shí)產(chǎn)生的電流會有很大的不同;當(dāng)碳管的電導(dǎo)在0.1-0.3納西門子時(shí)，其電流-電壓關(guān)系由通常的線性關(guān)系變成對稱的曲線關(guān)系。研究人員接下來對DNA穿越碳管納米孔的信號進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)DNA穿越碳管引起的電導(dǎo)值變化是在蛋白質(zhì)納米孔中的2-4倍，其真正原因是離子在碳管內(nèi)部的遷移速率是在體相中的大約2-4倍。最后他們在DNA鏈上羥甲基化胞嘧啶位點(diǎn)修飾了一個(gè)剛性的分子，利用超短碳納米管納米孔傳感器實(shí)現(xiàn)了對隨機(jī)序列的DNA中羥甲基化胞嘧啶位點(diǎn)的特異性識別。該項(xiàng)研究進(jìn)一步推動(dòng)了納米孔單分子檢測技術(shù)的發(fā)展，為碳納米管內(nèi)腔的離子，分子的輸運(yùn)行為研究提供了一個(gè)全新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

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