Nat. Commun.:外表面探针在纳米通道离子门控中的作用
【引言】
具有功能元素的纳米通道在DNA测序、单分子传感和离子门控等领域有着巨大的前景。离子电流测量是目前的标准检测手段,但离子电流测量仅仅关注纳米通道内壁功能元素(NIWFE)的贡献;纳米通道外表面功能元素(NOSFE)的作用总是被忽略。本文通过使用双电流解读并构建DNA结构来区分NOSFE和NIWFE对离子门控的作用。NOSFE的离子门控能力虽然几乎可被忽略,但它可以与NIWFE结合产生协同效应。此外,与低效率的门控系统相比,高效的门控系统协同效应更为显著。
【成果简介】
近日,夏帆教授团队在纳米通道方面取得了进展。模仿生物通道刺激行为的反应,制备了人工纳米通道。并对纳米通道内壁功能元素(NIWFE)外表面功能元素(NOSFE)的协同作用进行了阐述。此项研究成果以“Role of outer surface probes for regulating ion gating of nanochannels”为题发表在NATURE COMMUNICATIONS上。
【图文导读】
图1:设计原理与实验装置。
(a)纳米通道功能区示意图及离子门控效率相关研究;
(b)DNA基底功能元素(FE)聚集在金属装饰阳极氧化铝(AAO)孔道的不同区域;
(c)该纳米通道的双电流装置示意图。
图2:双电流读数探测低效率离子门控系统。
(a)离子传输(灰色箭头)和电子转移(蓝色箭头)示意图;
(b)-(d)在AAO不同区域的DNA典型组装(DNA TS)及DNA在ATP作用下解组装的方波伏安特性曲线(SWV);
(e)基于DNA TS的ATP识别中电解电流(EC)信号变化的比较;
(f)-(h)DNA在AAO不同区域进行典型组装(DNA TS)和解组装时的V-I特性。
图3:动态的,可调的,可靠的离子通道行为。
(a)区域构造的ATP分子开关EC信号的动态响应;
(b)ATP识别和反应的特异性
(c)通过反复组装(空心符号)和解组装(实心符号)过程来测试分子开关和离子门控功能;
(d)区域组装功能元素的连续可调离子门控性能。
【小结】
本文模仿生物通道刺激行为的反应,制备了人工纳米通道。通过使用双电流解读并构建DNA结构来区分NOSFE和NIWFE对离子门控的作用。NOSFE的离子门控能力虽然几乎可被忽略,但它可以与NIWFE结合产生协同效应。此外,与低效率的门控系统相比,高效的门控系统协同效应更为显著。
文献连接:Role of outer surface probes for regulating ion gating of nanochannels (Nat. Commun., DOI: 10.1038/s41467-017-02447-7 )
本文由材料人编辑部张雪豪整理编译,点我加入材料人编辑部。
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