[发明专利]一种提高纳米孔技术检测生物分子分辨率的方法

说明书

本发明提供一种提高纳米孔技术检测生物分子分辨率的方法，主要由光学模块和纳米孔检测模块构成。其中光学模块由光源和光敏材料组成；纳米孔检测模块由集成光敏材料纳米孔传感器、膜片钳放大器和计算机组成。本方法在现有纳米孔技术的基础上集成光敏材料，降低在中性电解液带电生物分子通过纳米孔的速度，从而提高生物分子检测分辨率。

技术领域

本发明属于微机械电子技术领域，尤其涉及一种结合纳米孔技术的生物分子检测方法。

背景技术

随着社会生活水平的提高，人们逐渐重视自己的身体健康，医疗水平也在不断提高和发展中，但是目前还是有很多疾病无法彻底诊治，其中主要原因在于疾病的提前诊断，而众多疾病实际是由蛋白质、核苷酸等生物分子发生改变引起的，但是现在的医疗水平无法及时对生物分子的变化及时诊断，从而耽误人们的治疗时间。

目前的生物分子检测技术主要有PCR技术、核算杂交法、基因芯片技术等，但是这些技术操作过程繁琐复杂，检测生物分子周期长，同时往往需要进行杂化或者富集，所以一种方便快捷的生物分子检测技术是十分必要的。纳米孔传感器作为新一代的单分子检测技术，已经成功的应用于多种生物分子的辨识。与现有技术相比，纳米孔技术既不需要扩增，也不需要荧光标记被检测物，具有低成本、高通量的特性。在纳米孔传感器两端外加电场，生物分子在溶液中会带一定电性，带电生物分子在外加电场力的作用会通过纳米孔传感器，但是有些带电生物分子通过纳米孔传感器的速度过快，导致无法被检测到，或者被检测到却无法对生物分子进行分析等问题的出现。

针对某些带电生物分子，借助纳米孔技术进行检测分辨率低的问题，提出一种提高纳米孔技术检测生物分子分辨率的方法是必要的。

发明内容

技术问题：本发明为克服纳米孔技术检测生物分子分辨率低的问题，对于在中性电解液中带电生物分子，能够达到借助纳米孔技术进行检测并根据检测到的信号进行具体分析的目的，提出一种提高纳米孔技术检测生物分子分辨率的方法。其中纳米孔传感器表面镀上光敏材料，并且通过外接光源改变集成光敏材料纳米孔传感器的表面电荷密度。

技术方案：

本发明提供一种提高纳米孔技术检测生物分子分辨率的方法：由光学模块和纳米孔检测模块构成；其中光学模块由外接光源和光敏材料组成，外接光源通过外接电源启动，通过光敏材料可以改变集成光敏材料纳米孔传感器的表面电荷密度；纳米孔检测模块由集成光敏材料纳米孔传感器、膜片钳放大器和计算机组成，膜片钳放大器的两个Ag/AgCl电极分别置于集成光敏材料纳米孔传感器的两端，膜片钳放大器可以将采集到的信号进行放大，再通过数据传输线将膜片钳放大器与计算机相连，最终可以在计算机上看到检测信号。

本发明进一步改进在于：所述膜片钳放大器的Ag/AgCl负电极置于集成光敏材料纳米孔传感器的上端，Ag/AgCl正电极置于集成光敏材料纳米孔传感器的下端，外加电场通过两个Ag/AgCl电极施加，集成光敏材料纳米孔传感器周边充满中性电解液；其中将在中性溶液中显负电的生物分子放置于膜片钳放大器的Ag/AgCl负电极的一端，在外加电场作用下，生物分子会在电泳力的作用下通过纳米孔。

其工作原理：表面集成光敏材料纳米孔传感器周边充满电解液，当生物分子加入到表面集成光敏材料纳米孔传感器其中一端时，在外加偏置驱动电压和光学模块的作用下，生物分子会受到电泳力和反电泳力的作用，在这两个力的作用下，生物分子通过表面集成光敏材料纳米孔传感器的纳米孔，由于物理占位效应，引起电流信号变化，然后通过膜片钳设备进行信号放大，又因为电泳力和反电泳力的方向相反，导致生物分子通过纳米孔的速度降低，过孔时间增加，所以经由膜片钳放大器放大后的信号持续时间长，相比于现有的纳米孔技术，集成光敏材料纳米孔传感器，检测分辨率提高。

有益效果：与现有纳米孔检测生物分子技术相比，本发明提出的一种提高纳米孔技术检测生物分子分辨率的方法，该方法采用纳米孔传感器技术，一种新一代单分子检测技术，同时在纳米孔传感器表面镀上光敏材料，通过外接光源改变纳米孔传感器表面电荷密度。