纳米孔传感器件对蛋白质分子的辨识实验研究

发布时间：2024-06-27 21:15

　　疾病的发生常常与蛋白质的异常表达有关,精准医疗可以精确寻找到病因和治疗靶点,实现疾病和患者的个性化精准治疗。纳米孔传感技术,可以从单分子层面检测蛋白质的变化,有效提高患者病因诊断的准确率,缩短治疗周期。本课题使用纳米孔单分子传感器件分别对单个蛋白质分子以及蛋白质相互作用关系开展了实验研究。主要研究内容如下:1)蛋白质的基本物理特性。研究发现,牛血清白蛋白BSA分子在通过纳米孔时比链状DNA分子更容易与纳米孔壁发生粘附作用。纳米孔实验可以用来估算蛋白质分子的直径。2)电解质溶液性质(种类/浓度/酸碱度)对蛋白质易位的影响。研究发现,电解质溶液的种类及浓度将会直接改变溶液环境中蛋白质的带电量,进而影响蛋白质的过孔时间。电解质溶液的酸碱度不仅会改变蛋白质的带电量还会改变蛋白质的电荷属性。3)蛋白质分子在外加电场作用下的构型变化。结合COMSOL静电场模拟,可以发现:低电压下,BSA分子在捕获域及纳米孔内均为天然态;中电压下,BSA分子在捕获域内为天然态,在孔内第一次被解折叠;高电压下,BSA分子在捕获域内第一次被解折叠,在孔内进一步被解折叠。4)抗体的免疫测定以及抗原抗体特异性结合的监测。研...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1几种单分子检测用力学工具的工作原理

该方法利用聚焦激光束产生辐射压力来形成光学陷阱，通过使得处在陷阱中的微粒受力来实现分子的操控。AIshijima等人借助光镊方法观察到了单个肌球蛋白分子与肌动蛋白分子结合后的构象变化。LTskhovrebova小组用光镊进行了肌联蛋白单分子的力学实验以观测其弹性及去折叠过程....

图1-2对于单个蛋白质检测的部分国外研究进展(a)蛋白质通过石墨烯纳米孔的分子动力学模拟

4图1-2对于单个蛋白质检测的部分国外研究进展(a)蛋白质通过石墨烯纳米孔的分子动力学模拟[31]；(b)用纳米孔来区分不同蛋白质的大小[32]北京大学物理学院赵清教授综合压力及电场双重作用来控制蛋白质的易位时间[36]，增加了压力控制后，蛋白质的过孔速度下降，抑酶肽的捕....

图1-3对于单个蛋白质检测的部分国内研究进展(a)北大赵清教授的科研团队利用外加压力结合电场作用来控制蛋白质易位时间[36]

图1-3对于单个蛋白质检测的部分国内研究进展(a)北大赵清教授的科研团队利用外加压力结合电场作用来控制蛋白质易位时间[36]；(b)华东理工龙亿涛教授的科研团队研究P53蛋白与DNA之间的弱相互作用[37]1.2.2对于蛋白质相互作用的研究进展有些蛋白质分子可以....

图1-4蛋白质相互作用的部分国外研究进展(a)T.Takakura利用纳米孔技术借助胶质粒子来辨识抗体分子以及抗原抗体结合物[51]

来验证抗原与抗体实现了特异性结合[50]。被动检测不经修饰直接根据分子大小进行辨识，或通过在溶液中添加抗体使目标蛋白尺寸与干扰蛋白之间差异化而实现检测。其中，T.Takakura小组用纳米孔检测抗原分子和表面绑定了抗体分子的胶质粒子混合物，由堵塞电流幅值分布图可以发现溶液....

本文编号：3995940