Elongation and migration of single DNA molecules in microchannels using oscillatory shear flows.
Elongation and migration of single DNA molecules in microchannels using oscillatory shear flows.
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DOI：
10.1039/b902292a
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发表时间：
2009-08-21
期刊：
影响因子：
6.1
通讯作者：
Schwartz DC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jo K;Chen YL;de Pablo JJ;Schwartz DC
现代生物学的大部分依赖于在高通量分子分析之前对分子进行策略性操作以创建有序阵列。通常情况下，DNA阵列涉及沉积在表面上，或限制在纳米通道，然而，我们表明，微流体装置可以呈现拉伸分子在一个受控的流动方式补充表面形态，或极端的限制条件。在这里，我们利用微通道中产生的压力驱动的振荡剪切流作为一种新的方式拉伸DNA分子成像“阵列”的个别DNA分子。流体剪切作用拉伸DNA分子并使它们从壁迁移离开，从而聚焦在通道的中心线上。我们展示了实验结果，证实了使用布朗动力学模拟分子和通道流动边界条件之间的流体动力学相互作用。我们的研究结果表征DNA的延伸和迁移现象作为分子大小，剪切速率，振荡频率的函数与计算机模拟研究的比较。
Much of modern biology relies on the strategic manipulation of molecules for creating ordered arrays prior to high throughput molecular analysis. Normally, DNA arrays involve deposition on surfaces, or confinement in nanochannels; however, we show that microfluidic devices can present stretched molecules within a controlled flow in ways complementing surface modalities, or extreme confinement conditions. Here we utilize pressure-driven oscillatory shear flows generated in microchannels as a new way of stretching DNA molecules for imaging “arrays” of individual DNA molecules. Fluid shear effects both stretch DNA molecules and cause them to migrate away from the walls becoming focused in the centerline of a channel. We show experimental findings confirming simulations using Brownian dynamics accounting for hydrodynamic interactions between molecules and channel-flow boundary conditions. Our findings characterize DNA elongation and migration phenomena as a function of molecular size, shear rate, oscillatory frequency with comparisons to computer simulation studies.
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