Controlling DNA Translocation through Gate Modulation of Nanopore Wall Surface Charges

纳米孔 染色体易位 DNA 纳米孔测序 材料科学 纳米技术 生物物理学 化学物理 表面电荷 光电子学 化学 DNA测序 生物 生物化学 物理化学 基因
作者
Yuhui He,Makusu Tsutsui,Chun Fan,Masateru Taniguchi,Tomoji Kawai
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:5 (7): 5509-5518 被引量:216
标识
DOI:10.1021/nn201883b
摘要

One major challenge of nanopore-based DNA sequencing technology is to find an efficient way to reduce DNA translocation speed so that each nucleotide can reside long enough in the pore for interrogation. Here we report the electrical tuning of DNA translocation speed by gate modulation of nanopore wall surface charges. We find that native surface-charge-induced counterions in the electroosmotic layer substantially enhance advection flow of fluid, which exerts stronger dragging forces on the translocating DNA, and thereby lowering the DNA translocation speed. We propose a feedback device architecture to regulate DNA translocation by modulating the effective wall surface charge density σw*via lateral gate voltages--at the beginning, a positive gate bias is applied to weaken σw* in order to enhance the capture rate of DNA molecule; upon detection of ionic current variance indicating DNA has been driven into the nanopore, gate bias is turned to be negative so that σw* is reinforced and DNA translocation is retarded. We show that a gate electric field can dramatically decrease the DNA translocation speed at a rate about 55 μm/s per 1 mV/nm.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
dongdong发布了新的文献求助10
1秒前
蓝桉完成签到,获得积分20
1秒前
lsy完成签到,获得积分10
2秒前
FashionBoy应助mafumafu采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
cdercder应助seasky采纳,获得10
5秒前
苏简默发布了新的文献求助10
6秒前
李健的小迷弟应助dongdong采纳,获得10
6秒前
6秒前
书羽发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
技能五完成签到,获得积分10
9秒前
大模型应助gorgeousgaga采纳,获得10
9秒前
Reed发布了新的文献求助10
9秒前
不得完成签到,获得积分10
9秒前
13秒前
小敏爱吃鱼完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
江鑫完成签到,获得积分10
16秒前
1234完成签到,获得积分10
16秒前
18秒前
18秒前
优秀荔枝发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
Richard发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
2052669099发布了新的文献求助200
20秒前
毛毛弟发布了新的文献求助10
20秒前
yyyyy发布了新的文献求助20
20秒前
20秒前
科研通AI6.4应助Reed采纳,获得30
20秒前
21秒前
孙小子发布了新的文献求助10
21秒前
CMD完成签到 ,获得积分0
22秒前
23秒前
李清水完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7279454
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8900630
关于积分的说明 18826331
捐赠科研通 6951518
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3207178
关于科研通互助平台的介绍 2377531
邀请新用户注册赠送积分活动 2182205