北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组在单
来源:秦岚网 发表于2019-07-11 12:21:41 编辑:莫言
摘要: 单分子检测技能是一种在单分子层次上提醒拼装基元/生物分子间相互作用的精妙办法,可以供给隐藏在系综试验中的分子结构与功用之间的丰厚信息,因此

单分子检测技能是一种在单分子层次上提醒拼装基元/生物分子间相互作用的精妙办法,可以供给隐藏在系综试验中的分子结构与功用之间的丰厚信息,因此被广泛使用于单个相互作用事情的动力学研讨。针对传统的单分子荧光检测手法或许遇到的问题,如需求荧光符号、具有光漂白以及时间分辨率缺乏的问题,最近北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组结合电学检测具有无损、无符号和实时检测的长处,别离从硅纳米线生物传感器和石墨烯基分子器材动身,开展了单分子动力学研讨的电学新手法。相关效果别离宣布在《德国使用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 55, 9035)和Science子刊Science Advances上(Sci. Adv. 2019, 2, e1601113)。

在根据硅纳米线器材的单分子检测研讨方向,他们已在前期作业中经过结合微纳加工技能和界面化学润饰成功地构建了单分子生物传感器(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 53, 5038),并希望能将该单分子检测技能延伸到单个生物分子间相互作用的研讨中。为此意图,他们结合具有超快采样率和超高信噪比的锁相放大器,搭建出时间分辨率到达亚微秒等级的单分子电学测验渠道。使用该渠道进行测验,他们捕获到了用单个发卡状DNA分子润饰的硅纳米线生物传感器在PBS溶液中呈现出的双稳态震动信号。经过一系列的温度梯度电学测验获得了单个DNA分子折叠与打开进程的热力学和动力学详细信息,这些信息与传统的光学手法测得的成果彻底符合,验证了该单分子电学检测渠道的可靠性。更重要的是,依靠于该测验渠道的高灵敏度和高时间分辨率,他们从试验上直接调查到了具有单个碱基对分辨率的杂交动力学进程,并提出动态拉链式模型来解说单碱基对逐个的杂交进程。该作业已宣布在《德国使用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 55, 9035),被审稿人称为是“Pioneering”的研讨作业。

在根据碳基分子器材的单分子检测研讨方向,郭雪峰课题组长时间致力于碳基单分子器材的制备办法学研讨,已处理了单分子器材制备难、稳定性差的应战性问题。在此基础上,课题组在前期作业中已将石墨烯电极成功地使用于构建单分子光电子器材(Science 2019, 352, 1443; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 52, 8666)和生物传感器(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 51, 12228; Chem. Sci. 2019, 6, 2469; J. Mater. Chem. B 2019, 3, 5150)。最近,他们与美国西北大学J. Fraser Stoddart(2019年诺贝尔化学奖获得者)课题组协作,以石墨烯基分子器材为测验渠道,将“分子机器”中最常见的轮烷分子连接在石墨烯电极之间,研讨了轮烷与甲基紫精的主客体分子间的反响动力学。比较传统的研讨主客体分子相互作用的研讨手法如质谱和核磁技能等,石墨烯基分子器材具有无符号、实时监测的长处且不依靠大型测验仪器,该办法敞开了单分子器材在分子反响动力学研讨的新篇章,未来在探求反响动力学和提醒有机反响机理上具有潜在的使用。该作业于11月25日宣布在Science子刊Science Advances上(Sci. Adv. 2019, 2, e1601113)。

该作业得到了国家自然科学基金委、科技部和教育部基金的赞助,特别感谢西北大学J. Fraser Stoddart教授,北京师范大学齐传民教授和天津大学苏纪豪教授。

http://advances.sciencemag.org/content/2/11/e1601113

修改:山石

 

北京大学化学与分子工程学院郭雪峰课题组在单分子检测研讨范畴获得重要发展

 

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