单分子检测(SINGLEMOLECULEDETECTION)
单个分子检测技术可以在纳米空间中捕获单个分子,从而实现超灵敏检测。与传统的只监测一个参数(通常是信号强度)的检测方法不同,纳米孔传感器可以同时从单个测量(单个分子的信号强度、持续时间、信号频率等)中获取多个信息。由于信息维度的增加,纳米孔技术具有较高的分辨率,可以从混合物中检测到一个目标分析,甚至可以同时检测多个分析。此外,纳米孔传感器还可以在各种实验条件下工作(如高浓度盐溶液、高粘度溶液、高温、低温等pH溶液,高pH溶液等),这些特性使纳米孔单分子检测技术具有广阔的应用前景。
技术原理(TECHNICALPRINCIPLE)
单个分子(通常是单链核酸、蛋白质、有机小分子、金属离子等)通过纳米大小的蛋白质孔通过电场力驱动。由于不同的分子在通过纳米孔时会产生不同的阻断振幅和阻断持续时间的电流信号,因此可以根据电流信号的指纹信息识别每个分子的特征信息,从而实现单个分子的准确快速检测。
纳米孔单分子检测原理图
西安思莫德科技有限公司是一家生产单分子检测仪的高新技术企业。公司的核心是生产和销售各种科学仪器,如单分子检测仪器,为大学、研究机构、食品检测和生命科学领域提供单分子检测仪器和检测服务。
产品优势(PRODUCTADVANTAGES)
西安思莫德科技有限公司生产的纳米孔单分子检测仪器(SIMOLDENanoF1)是中国第一个成熟的单分子专用检测设备,具有集成便携式、高性能、可定制、低噪声等核心优势。独立开发了一种独特的集成电路,实现了全信号链的芯片设计和集成系统。
集成便携式:检测设备体积小(SIMOLDESMDF1Basic型号产品尺寸约26cm*15cm*9cm),具有良好的抗震和电磁屏蔽性能,实现现场便携式检测。
信号响应速度快:最高带宽100kHz以上,最高采样速度为250kHz。
可定制:以下参数可根据客户需求定制:量程范围:±2.5nA至±2.5μA;滤波截止频率:256Hz至100kHz;带宽范围:1kHz至100kHz;施加电压范围:±200mV至±2V。
低噪音:标准模块(图)b)在相同的带宽和采样速率下进行实测elements公司商业化eONEHS模型仪器对比(图A右),公司产品(SIMOLDESMDF1Basic模型)噪音较低(图A左)。
其它优点:采用USB供电并和PC数据通信避免了传统仪器使用的交流电的电磁干扰,提高了仪器的稳定性,降低了系统噪声;电流分辨率达到0.076pA。
应用领域(APPLICATIONAREAS)
纳米孔单分子检测仪主要用于单分子水平检测感知,如DNA测序、蛋白质测序、单分子化学反应动力学研究、蛋白质成像变化研究(如酶动力学研究)、生物大分子交互研究、手工研究、生物数字信号存储、食品/环境中痕迹污染物检测研究等…
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纳米孔单分子检测技术应用案例
(1)DNA测序:
Nat.Biotechnol.2020,38,1415.Adual-constrictionbiologicalnanoporeresolveshomonucleotidesequenceswithhighfidelity(一个包含双收缩点的生物纳米孔,以高保真度分析同源核苷酸序列)
(2)蛋白质测序:
Science,2021,374,1509-1513.Multiplerereadsofsingleproteinsatsingle–aminoacidresolutionusingnanopores(单个蛋白质序列用单氨基酸分辨率多次重读纳米孔)
(3)单分子化学反应动力学研究:
Nat.Commun.2021,12,5811.Programmablenano-reactorsforstochasticsensing(可编程纳米反应器用于单分子随机传感)
(4)蛋白质组学研究:
JournaloftheAmericanChemicalSociety,2022,144(6):2716-2725.Nanopore-basedProteinIdentification(基于纳米孔的蛋白质鉴定)
(5)酶动力学研究:
NatureChemistry,2020,12(5):481-488.Directionalconformerexchangeindihydrofolatereductaserevealedbysingle-moleculenanoporerecordings(单分子纳米孔记录显示二氢叶酸还原酶的定向构象转换)
(6)生物数字信号的存储和分析:
ScienceAdvances,2020,6(50):eabc2661.Aerolysinnanoporesdecodedigitalinformationstoredintailoredmacromolecularanalytes(定制大分子分析中存储的纳米孔解码数字信息)
(7)手性分子的区分:
ACSNano,2022,16(4):6615-6624.IdentificationofSingle-MoleculeCatecholamineEnantiomersUsingaProgrammableNanopore(单分子儿茶酚胺对映体用可编程纳米孔鉴定)
(8)食品中痕量污染物检测研究
Talanta,2022,123619.Anaptamer-assistedbiologicalnanoporebiosensorforultra-sensitivedetectionofochratoxinAwithaportablesingle-moleculemeasuringinstrument(一种生物纳米孔传感器,用于赭曲霉毒素A的超灵敏检测)