DNA Translocations through Nanopores under Nanoscale Preconfinement.
DNA Translocations through Nanopores under Nanoscale Preconfinement.
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DOI：
10.1021/acs.nanolett.7b03987
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发表时间：
2018-02-14
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Tabard-Cossa V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Briggs K;Madejski G;Magill M;Kastritis K;de Haan HW;McGrath JL;Tabard-Cossa V
为了减少DNA通过固态纳米孔的通道速度的不必要的变化，我们展示了使用超薄纳米多孔氮化硅膜通过纳米级腔体与单个传感纳米孔分离的易位分子的纳米级预限制。我们提出了全面的实验和模拟结果表明，在纳米级的距离内的传感孔的集成纳米过滤器的存在下，消除了依赖于孔径的分子通过时间分布，揭示了一个全球最小的通过时间的变异系数。这些结果提供了实验验证，分子间和分子内通过时间的变化取决于每个分子的构象熵之前易位。此外，我们表明，所观察到的一致较窄的通过时间分布，使一个更可靠的DNA长度分离的孔径和稳定性无关。我们还证明了复合纳米过滤器/纳米孔装置可以被配置为抑制折叠易位的频率，确保捕获的DNA分子的单行通过。通过大大提高收集可用数据的速率，这些独特的属性将为许多基于固态纳米孔的传感方案提供显著的实际优势，包括测序、基因组作图和条形码化靶检测。
To reduce unwanted variation in the passage speed of DNA through solid-state nanopores, we demonstrate nanoscale pre-confinement of translocating molecules using an ultra-thin nanoporous silicon nitride membrane separated from a single sensing nanopore by a nanoscale cavity. We present comprehensive experimental and simulation results demonstrating that the presence of an integrated nanofilter within nanoscale distances of the sensing pore eliminates the dependence of molecular passage time distributions on pore size, revealing a global minimum in the coefficient of variation of the passage time. These results provide experimental verification that the inter- and intra-molecular passage time variation depends on the conformational entropy of each molecule prior to translocation. Furthermore, we show that the observed consistently narrower passage time distributions enables a more reliable DNA length separation independent of pore size and stability. We also demonstrate that the composite nanofilter/nanopore devices can be configured to suppress the frequency of folded translocations, ensuring single-file passage of captured DNA molecules. By greatly increasing the rate at which usable data can be collected, these unique attributes will offer significant practical advantages to many solid-state nanopore-based sensing schemes, including sequencing, genomic mapping, and barcoded target detection.
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