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Elements納米孔檢測技術的核心原理及實際應用場景介紹_abio生物試劑品牌網

abiopp5個月前 (07-16)技術49

納米孔檢測技術
在生物技術、醫學研究和納米科學領域，精準、高效的分子檢測技術一直是科學家們追求的目標。近年來，納米孔檢測技術因其高靈敏度、高通量和實時分析能力，成為DNA測序、蛋白質分析和單分子檢測的重要工具。Elements 作為該領域的領先品牌，推出了一系列高性能納米孔檢測儀器，涵蓋從基礎研究到工業級應用的全方位需求。

今天，我們將深入解析Elements的納米孔檢測技術，從核心原理到產品優勢，再到實際應用場景，帶您全面了解這一革命性的檢測方案。

一、納米孔檢測技術：從原理到應用
1、什么是納米孔技術？
納米孔檢測技術（Nanopore Sensing）是一種基于電生理學的單分子檢測方法。其核心原理是通過在脂質雙層膜或固態材料上制造納米級孔道（通常直徑1-10nm），施加電壓驅動分子（如DNA、蛋白質）通過孔道。當分子穿過時，會短暫阻塞離子電流，產生特征性電流信號，從而實現對分子的識別和檢測。

2、什么是生物納米孔？可用來做什么？
生物納米孔是由天然蛋白質分子自組裝形成的納米級孔道，其孔徑通常在 1-10納米范圍內，具有精確的分子識別能力。

技術特點：
天然蛋白質孔道：由生物分子（如α-溶血素、MspA、CsgG等）構成，具有天然的高選擇性和原子級精確的孔徑。
高靈敏度：可識別單分子，如DNA、RNA、蛋白質等，適用于超低濃度檢測。
易功能化：可通過基因工程或化學修飾優化孔道特性（如提高穩定性、調節孔徑）。
局限性：機械穩定性較差（易受pH、溫度影響），壽命較短，通常需要電解質溶液環境。

主要應用：
DNA/RNA測序
蛋白質分析（檢測蛋白質折疊、翻譯后修飾）
小分子檢測（如藥物篩選、環境污染物監測）
生物傳感器（結合適配體或抗體，用于疾病標志物檢測）

3、什么是固態納米孔？可用來做什么？
固態納米孔是通過微納加工技術在人工材料（如硅、氮化硅、石墨烯）上制造的納米級孔道，孔徑可調控（1-100納米）。

技術特點：
人工材料制備：通常由硅基（SiN、SiO?）、石墨烯、氮化硼等材料制成，孔徑可精確調控（1-100 nm）。
高機械穩定性：耐高溫、耐化學腐蝕，適用于苛刻環境。
可集成化：易于與微流控、電子器件（如FET）集成，適合大規模制造。
挑戰：表面修飾較復雜，信噪比可能低于生物納米孔。

主要應用：
DNA/RNA測序（長讀長測序，無酶依賴）
單分子分析（如蛋白質構象變化、病毒顆粒檢測）
工業檢測（納米顆粒、聚合物表征）
仿生器件（人工離子通道、能量存儲）

二、Elements納米孔產品核心特點
01、高帶寬傳感
支持高達100kHz的采樣頻率，可捕獲納米孔信號的細微動態變化（如DNA/RNA易位、蛋白質折疊等）。
02、模塊化設計
用戶可靈活更換Flowcell（標準版與高通量版），適配不同實驗需求。
03、低噪聲電子學
專有集成電路降低背景噪聲，提升信噪比（SNR），尤其適合單分子分析。
04、實時數據處理
集成軟件支持實時信號可視化和分析，兼容Python/MATLAB等工具。

明星產品

圖1. Nanopore Reader 100kHz及配套Flow Cell

用戶實例 1
PEG-25 分子（濃度10 μM）在 -100 mV電壓、20 kHz采樣率（帶寬10 kHz）下通過單個α-溶血素（α-Hemolysin）納米孔的易位記錄。該蛋白質被嵌入由DPhPC（二植烷酰磷脂酰膽堿）構成的脂質雙層膜中，此膜涂覆于帶有150 μm孔徑的BLM芯片上。記錄溶液含3M KCl、20 mM TRIS，pH 8。

用戶實例 2
示例性單次α-溶血素通道插入電流軌跡圖：
采樣率：5 KHz（帶寬2.5 KHz）
膜電位：100mV
環境：對稱性1M KCl溶液，PH 7
溶液中預先存在的PEG1000分子穿過α-溶血素通道，產生負向單個阻斷信號。通道蛋白直接加入溶液并自動組裝入DPhPc形成的雙層膜中。