Field Effect Regulation of DNA Translocation through a Nanopore

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作者
Ye Ai,Jing Liu,Bingkai Zhang,Shizhi Qian
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:82 (19): 8217-8225 被引量:117
标识
DOI:10.1021/ac101628e
摘要

Field effect regulation of DNA nanoparticle translocation through a nanopore using a gate electrode is investigated using a continuum model, composed of the coupled Poisson−Nernst−Planck equations for the ionic mass transport and the Navier−Stokes equations for the hydrodynamic field. The field effect regulation of the DNA translocation relies on the induced electroosmotic flow (EOF) and the particle−nanopore electrostatic interaction. When the electrical double layers (EDLs) formed adjacent to the DNA nanoparticle and the nanopore wall are overlapped, the particle−nanopore electrostatic interaction could dominate over the EOF effect, which enables the DNA trapping inside the nanopore when the applied electric field is relatively low. However, the particle−nanopore electrostatic interaction becomes negligible if the EDLs are not overlapped. When the applied electric field is relatively high, a negative gate potential can slow down the DNA translocation by an order of magnitude, compared to a floating gate electrode. The field effect control offers a more flexible and electrically compatible approach to regulate the DNA translocation through a nanopore for DNA sequencing.
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