[发明专利]控制通过纳米孔的分子的移位

说明书

为了减少DNA在多个固态纳米孔的移位速度的非所需变异，使用一超薄的纳米多孔氮化硅(NPN)膜来证实一纳米级预限制的移位分子，所述超薄的纳米多孔氮化硅(NPN)膜通过一纳米级腔体与一单一的感测纳米孔分开。综合多个实验结果证实此纳米过滤件的存在导致在一DNA的尺寸范围内的所述感测孔中的通行时间的一整体最小的变异系数，所述感测孔取决于所述腔体高度。这种精进的纳米孔装置使独立于其直径及稳定性的所述通行时间的分布的标准差最小化。这些结果也代表了首次的实验性验证，即分子内及分子间的通行时间的变异取决于移位前的此类分子的构象熵，同时提供用于控制运送通过多个纳米孔的一实施策略。

相关申请的交叉引用

本申请主张于2017年4月28日提出的美国临时申请的62/491,572号的权益。上述申请的整体揭露内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开关于一种纳米孔装置及一种用于制作所述纳米孔装置的方法。

背景技术

当一单一的生物聚合物，例如DNA，移位至一纳米孔时，分子运送的动力学是很复杂的。在通行期间的速度被认为取决于在所述小孔外侧的所述分子的部分及构象，以及受到的热波动及与所述小孔的多个孔壁及膜的材料的瞬间的交互作用。由于分子内及分子间的速度波动，最终效果为所述分子的移动受到一广泛分布的通行速度的影响。与传统的胶体电泳的多种技术相比，在通行时间中的这样的扩散混淆了将时间简单地转化为分子的位置、使绘制图谱的应用复杂化，以及极大地限制了所述纳米孔通过尺寸区分多个带电分子的能力。

虽然多年来的透彻研究目前取得以基于生物性纳米孔的多种定序装置为形式的成果，但部分归因于通过使用多种酶以使棘齿(rachet)DNA通过所述小孔来实现高水平的移动控制，因此，在通过多个固态纳米孔所提供的潜力功效的方面具有多个重大的挑战。

大部分关于移位速度控制的实验工作集中在通过各种方法来放慢DNA，包括通过激光调节表面的电性密度以控制电渗透流；通过电解质的明智的选择，含水溶液及离子液体两种；通过黏度的调整；通过所述小孔与一胶体的连接；或通过使用不同的膜材料。虽然这些方法能够使DNA的移位放慢至不同的程度，但它们是在代价为更广的通行时间分布下进行。

只有一些研究考虑到导致所述广泛分布的通行速度的多个因素。盐类水溶液的选择已经显示对于通行时间分布的广度具有显着的影响。模拟工作已经证实多个聚合物受到由延伸的电场梯度进行的平衡的干扰，且相较于多个平衡的预测，扩大了所述通行时间的分布。在移位之前被延伸的多个分子由于提高的拖曳力而具有较长的通行时间，并加速朝向所述移位的尾端。

不幸地，虽然负责通行时间的高变异性的主要机制被认为是DNA分子在移位通过所述纳米孔之前可利用的一很大构象熵，但由于具有充分地限制在一纳米孔附近的几何形状的多个制造装置的复杂性，因此，实验的验证依然很困难。

此部分提供的关于本公开的背景技术不一定为现有技术。

发明内容

此部分提供本公开的总体概述，而不是其全部的范围或其所有特征的全面公开。

一种于控制一目标分子移位通过一纳米孔的系统被呈现出。所述系统包括：一感测结构；两个腔室，配置用以容纳一流体，且所述两个腔室通过一流体通道彼此流通地相联接，使得所述感测结构被放置在所述流体通道中，从而防止所述流体除了通过形成在所述感测结构中的所述多个纳米孔以外来在所述两个腔室之间通行；及两个电极，电联接至一电压源，其中所述多个电极被配置用以横跨所述感测结构来施加一电位，使得所述两个腔室的每一个中放置了一电极。