Detection of single ion channel activity with carbon nanotubes.
Detection of single ion channel activity with carbon nanotubes.
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DOI：
10.1038/srep09208
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发表时间：
2015-03-17
影响因子：
4.6
通讯作者：
Burke PJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou W;Wang YY;Lim TS;Pham T;Jain D;Burke PJ
生命中的许多过程都是基于由复杂多样的膜蛋白（离子通道）家族控制的离子电流和膜电压，这些膜蛋白的大小与目前正在开发的最先进的纳米电子元件相当。在这里，我们展示了一个单独的离子通道活性的电分析，通过测量的动态开放和关闭的离子通道纳米孔使用单壁碳纳米管（SWNT）。两个典型的动态离子通道（短杆菌肽A（gA）和丙甲菌素）和一个静态生物纳米孔（α-溶血素（α-HL））被成功地引入到支撑的脂质双层（SLB，一种人工细胞膜）中，这些脂质双层又通过各种聚合物垫表面功能化方案与碳纳米管连接。离子通道电流直接对纯化的半导体纳米管网络中的单个纳米管的量子电容充电。这项工作形成了一个可扩展的基础，大规模并行架构的一维纳米电子设备询问电生理在单离子通道水平。
Many processes in life are based on ion currents and membrane voltages controlled by a sophisticated and diverse family of membrane proteins (ion channels), which are comparable in size to the most advanced nanoelectronic components currently under development. Here we demonstrate an electrical assay of individual ion channel activity by measuring the dynamic opening and closing of the ion channel nanopores using single-walled carbon nanotubes (SWNTs). Two canonical dynamic ion channels (gramicidin A (gA) and alamethicin) and one static biological nanopore (α-hemolysin (α-HL)) were successfully incorporated into supported lipid bilayers (SLBs, an artificial cell membrane), which in turn were interfaced to the carbon nanotubes through a variety of polymer-cushion surface functionalization schemes. The ion channel current directly charges the quantum capacitance of a single nanotube in a network of purified semiconducting nanotubes. This work forms the foundation for a scalable, massively parallel architecture of 1d nanoelectronic devices interrogating electrophysiology at the single ion channel level.
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