【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院重慶研究院在納米孔制備技術(shù)與分子捕獲機(jī)制研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果已于近期發(fā)布。該研究通過創(chuàng)新方法實(shí)現(xiàn)了對介電擊穿納米孔制備過程的精準(zhǔn)控制，并系統(tǒng)揭示了分子在納米孔中的動態(tài)捕獲行為，為納米孔技術(shù)在單分子檢測、基因測序等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。
 

　　納米孔技術(shù)作為一種極具潛力的單分子分析工具，其核心在于制備尺寸可控、穩(wěn)定性高的納米孔，并理解分子通過孔道時的物理行為。傳統(tǒng)制備方法往往存在精度不足、重復(fù)性差等問題。重慶研究院團(tuán)隊(duì)針對這一瓶頸，發(fā)展了新型的可控介電擊穿制備技術(shù)。該方法通過優(yōu)化電場參數(shù)與溶液環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對納米孔形成過程的實(shí)時監(jiān)測與精準(zhǔn)調(diào)控，能夠制備出尺寸在數(shù)納米范圍內(nèi)可調(diào)、孔形結(jié)構(gòu)一致的固態(tài)納米孔，顯著提升了制備效率與可靠性。
 

　　在實(shí)現(xiàn)納米孔的可控制備基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步深入探究了分子與納米孔相互作用的微觀機(jī)制。通過構(gòu)建多物理場耦合實(shí)驗(yàn)平臺，并結(jié)合分子動力學(xué)模擬，系統(tǒng)分析了DNA、蛋白質(zhì)等生物分子在納米孔內(nèi)的運(yùn)動軌跡、滯留時間與電流阻塞信號之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，分子在孔道內(nèi)的捕獲過程不僅取決于孔徑尺寸，還受到表面電荷、溶液離子強(qiáng)度及外置電壓等多因素的協(xié)同調(diào)控。這一發(fā)現(xiàn)為高通量、高精度單分子檢測提供了重要的理論依據(jù)。
 

　　該項(xiàng)研究的突破性意義主要體現(xiàn)在兩方面：在技術(shù)上，建立了可重復(fù)、參數(shù)化的納米孔制備新方法，克服了以往技術(shù)中隨機(jī)性過大的問題；在科學(xué)上，從動態(tài)與微觀層面闡釋了納米孔捕獲分子的復(fù)雜物理過程，推動了該領(lǐng)域從經(jīng)驗(yàn)探索向理性設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。目前，相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于新型生物傳感器的開發(fā)中，未來有望在疾病早期診斷、環(huán)境微生物監(jiān)測、基因變異檢測等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
 

　　重慶研究院的這一系列成果，展現(xiàn)了我國在納米科技與單分子分析交叉領(lǐng)域的前沿探索能力，也為下一代納米孔測序技術(shù)與單分子分析儀器的自主研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)支撐。研究團(tuán)隊(duì)表示，將繼續(xù)深化對納米孔界面效應(yīng)與分子傳輸動力學(xué)的研究，進(jìn)一步推動該技術(shù)向?qū)嵱没?、集成化方向發(fā)展。