Nat. Commun.：外表面探針在納米通道離子門控中的作用

【引言】

具有功能元素的納米通道在DNA測序、單分子傳感和離子門控等領域有著巨大的前景。離子電流測量是目前的標準檢測手段，但離子電流測量僅僅關注納米通道內壁功能元素(NIWFE)的貢獻;納米通道外表面功能元素(NOSFE)的作用總是被忽略。本文通過使用雙電流解讀并構建DNA結構來區分NOSFE和NIWFE對離子門控的作用。NOSFE的離子門控能力雖然幾乎可被忽略，但它可以與NIWFE結合產生協同效應。此外，與低效率的門控系統相比，高效的門控系統協同效應更為顯著。

【成果簡介】

近日，夏帆教授團隊在納米通道方面取得了進展。模仿生物通道刺激行為的反應，制備了人工納米通道。并對納米通道內壁功能元素(NIWFE)外表面功能元素(NOSFE)的協同作用進行了闡述。此項研究成果以“Role of outer surface probes for regulating ion gating of nanochannels”為題發表在NATURE COMMUNICATIONS上。

【圖文導讀】

圖1：設計原理與實驗裝置。

（a）納米通道功能區示意圖及離子門控效率相關研究；

（b）DNA基底功能元素（FE）聚集在金屬裝飾陽極氧化鋁（AAO）孔道的不同區域；

（c）該納米通道的雙電流裝置示意圖。

圖2：雙電流讀數探測低效率離子門控系統。

（a）離子傳輸（灰色箭頭）和電子轉移（藍色箭頭）示意圖；

（b）-（d）在AAO不同區域的DNA典型組裝（DNA TS）及DNA在ATP作用下解組裝的方波伏安特性曲線（SWV）；

（e）基于DNA TS的ATP識別中電解電流（EC）信號變化的比較；

（f）-（h）DNA在AAO不同區域進行典型組裝（DNA TS）和解組裝時的V-I特性。

圖3：動態的，可調的，可靠的離子通道行為。

（a）區域構造的ATP分子開關EC信號的動態響應；

（b）ATP識別和反應的特異性

（c）通過反復組裝（空心符號）和解組裝（實心符號）過程來測試分子開關和離子門控功能；

（d）區域組裝功能元素的連續可調離子門控性能。

【小結】

本文模仿生物通道刺激行為的反應，制備了人工納米通道。通過使用雙電流解讀并構建DNA結構來區分NOSFE和NIWFE對離子門控的作用。NOSFE的離子門控能力雖然幾乎可被忽略，但它可以與NIWFE結合產生協同效應。此外，與低效率的門控系統相比，高效的門控系統協同效應更為顯著。

文獻連接：Role of outer surface probes for regulating ion gating of nanochannels （Nat. Commun., DOI: 10.1038/s41467-017-02447-7 ）

本文由材料人編輯部張雪豪整理編譯，點我加入材料人編輯部。

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