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研究发现可用于高分辨率生物分子电学检测的新

  研究发现,新材料可用于生物分子的高分辨率检测

  生物分子的电学检测是生物检测技术的重要组成部分。生物分子的电导率对于电子信号如何反映生物分子的构型和功能至关重要。生物分子固有的结构热运动产生的噪声大大降低了检测信号的信噪比。电极(或衬底)与生物分子的耦合不充分也是这种噪声的主要来源。一种合适的导电固体材料具有特定的生物分子吸附作用,一种可以通过这种结构减少生物分子吸附的热运动,另一方面可以通过生物分子的电偶联来有效增强基质,从而改善信噪比的检测。最近,中国科学院上海应用物理研究所物理生物学实验室方海平小组与范春海小组合作,通过理论计算发现单层石墨烯可以稳定在金(111)上)吸附DNA分子,然后通过实验中的石英晶体微天平(QCM)技术来验证理论结果。由于其良好的导电性,复合纳米结构在生物分子检测和纳米器件领域具有广阔的应用前景。相关研究成果发表在ChemPhysChem 11,585-589(2010)的封面文章中]。以前,实验室已经从理论和实验上证明了石墨烯表面能很好地吸附DNA上的苯环结构[Advanced Functional Materials 19,1-7(2010)]。石墨烯 - 金复合物与DNA分子相互作用的结果表明,该复合物能有效地吸附单链DNA(ssDNA)分子,破坏ssDNA的螺旋结构,使其平铺在石墨烯表面。碱金属碱与石墨烯表面直接接触,显着降低STM测量中由DNA螺旋引起的噪音。另一方面,石墨烯 - 金复合物中的金作为金属可以确保测量中电流信号的强度相对较高。因此,将石墨烯 - 金复合物作为STM底物,利用STM技术对DNA进行扫描,可以清楚地区分出DNA的四种不同类型的碱基。该研究成果在生物纳米技术领域有着广泛的应用,如生物器件,生物传感器,高精度DNA测序等。这项工作是由上海应用物理研究所和德国卡尔斯鲁厄大学的研究人员共同完成的。这项工作得到了中国科学院,国家自然科学基金,科技部,卫生部和上海市人民政府上海市超级计算中心的资助。
 

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