一种特异性金属纳米线及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种特异性金属纳米线，包括：线状的纳米线基体、隔离层及用于偶联单条DNA分子的绑定体，所述隔离层包覆在纳米线基体的外侧表面，所述纳米线基体的顶端与绑定体相连；本发明专利技术还提供一种用于制作上述特异性技术纳米线的方法，克服在DNA测序过程时，现有大部分单分子操纵技术只能绑定大量的DNA单链但无法捕获到单条DNA，而可以控制单条DNA单链通过纳米孔的技术又需要打孔且生产成本高的弊端，实现了控制单条DNA单链通过纳米孔的目标，避免了打孔的步骤，降低对设备的要求且生产成本低。

A specific metal nanowire and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种特异性金属纳米线及其制作方法
本专利技术涉及生物分子测序与微纳制造
，更具体地，涉及一种特异性金属纳米线及其制作方法。
技术介绍
第四代纳米孔测序技术是通过检测单链DNA穿过纳米孔时的电位变化来达到测序的目的，并凭借其高通量、低成本的优点，逐渐成为国内外学者的研究热点，但该技术受DNA的热运动及纳米孔内复杂的流体运动的影响(LiJ,GershowM,SteinD,etal.DNAmoleculesandconfigurationsinasolid-statenanoporemicroscope[J].Naturematerials,2003,2(9):611.)，使得检测DNA过孔时的电流信号十分困难，因此，为实现固态纳米孔测序的可能性，使用单分子操纵技术来拉伸单条DNA单链分子过孔就显得十分重要。目前，常用的单分子操纵技术有光镊、磁镊、玻璃微针、AFM探针、斯托克斯拖曳等，在应用上述单分子操纵技术控制DNA的过程中，都不可避免地通过磁珠来间接控制DNA，而实际操作中磁珠的数量以及DNA的数量并不能很好地控制，可能会发生吸附大量的磁珠且磁珠上也偶联着大量的DNA的现象，也就无法达到控制单条DNA单链通过纳米孔的目的。为了实现单条DNA链过孔，进行DNA的精确测序，目前可利用微针涂覆隔离层后，采用微纳加工制造技术在其靠近针尖处刻蚀纳米孔，直至刻穿隔离层，然后通过化学、物理等结合的方法，在纳米孔内的基体上偶联官能团，获得针尖具有官能团的微针结构。该方法可实现DNA单分子过孔，然而需要用到刻蚀纳米孔技术，例如聚焦离子束、高能电子束、激光等等，对设备的要求较高，生产成本较大。综上所述，如何实现在DNA测序过程中，控制单条DNA单链通过纳米孔，且又能达到操作简单，生产成本低的目的，是纳米孔测序
人员面临的巨大挑战。
技术实现思路
为克服在DNA测序过程时，现有大部分单分子操纵技术只能绑定大量的DNA单链而无法捕获到单条DNA的弊端，而可以控制单条DNA单链通过纳米孔的技术又需要打孔且具有高生产成本的缺点，本专利技术提供一种特异性金属纳米线及其制作方法，用于操作DNA单链分子通过纳米孔，且避免了打孔的步骤，降低了对设备的要求且生产成本低。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种特异性金属纳米线，包括：线状的纳米线基体、隔离层及用于偶联单条DNA分子的绑定体，所述隔离层包覆在纳米线基体的外侧表面，所述纳米线基体的顶端与绑定体相连。优选地，所述纳米线基体通过模板法制备，所述模板法为多孔氧化铝模板法、聚合物膜模板法、软模板法中的任意一种。优选地，所述纳米线基体为金纳米线、银纳米线、硅纳米线中的任意一种。优选地，所述纳米线基体的顶端横截面积与绑定体用于偶联的面积相等，确保纳米线基体的顶端横截面与绑定体有效偶联。优选地，所述纳米线基体的直径为10～200nm，长度为1～20μm。优选地，所述绑定体为羧基、羟基、醛基、链霉亲和素中的任意一种。优选地，所述隔离层的厚度为1～100nm，隔离层的材料可以选取氧化铝、氧化钛或氮化硅中的任意一种，或其它与绑定体无法偶联的材料，隔离层的厚度只要能包覆住整个纳米线基体的外侧表面即可，确保除纳米线基体顶端之外的部分无法过多偶联绑定体。此外，本专利技术还提出了制作上述特异性金属纳米线的方法，包括如下步骤：步骤1：利用模板法制备出纳米线基体序列；步骤2：通过超声波溶解模板，并转移出纳米线基体序列，通过微型机械手臂拔下单根纳米线基体备用。步骤3：通过涂层工艺技术在拔下的单根纳米线基体的外侧表面包覆隔离层；所述涂层工艺是将单跟纳米线基体浸入熔融隔离层，再将纳米线从熔融隔离层中取出，即可得到表面覆盖有隔离层的纳米线基体，隔离层的材料可以选取氧化铝、氧化钛或氮化硅中的一种，或其它与绑定体无法偶联的材料。步骤4：剪断纳米线基体被隔离层包覆的顶端，露出隔离层包覆的纳米线基体的内芯，剪断纳米线基体的常用手段为电子束切断法，或利用原子力显微镜(AFM)的探针针尖进行切断。步骤5：在纳米线基体的内芯顶端的横截面偶联绑定体。优选地，步骤1所述的模板法为多孔氧化铝模板法，通过多孔氧化铝模板的纳米孔生产出纳米线基体的阵列，纳米线基体的直径与多孔氧化铝模板的孔直径相同，通过选取不同孔直径的氧化铝模板，能制备出不同直径的纳米线基体的阵列，从而实现制备出的纳米线基体的直径可控，且分布密度可调的目的，满足与绑定体偶联的截面积匹配度的要求。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：1)本专利技术提供的特异性金属纳米线，线状的纳米线基体外表面包覆有隔离层，可避免除纳米线基体顶端之外的其它部位过多偶联绑定体，导致无法达到控制单条DNA单链通过纳米孔的目的。2)本专利技术提供的特异性金属纳米线，由于利用多孔氧化铝模板法制备出的纳米线基体的直径可控，而纳米线基体的顶端横截面积与绑定体用于偶联的面积相等，因此对应纳米线基体的顶端偶联绑定体的数目也可控，通过偶联绑定体的数目间接控制所耦合的DNA分子数，从而精确地耦合单条DNA单链，可以达到操纵单条DNA单链通过纳米孔的目的。3)本专利技术提供的特异性金属纳米线，通过去除纳米线基体顶端的隔离层即可得到与单个绑定体相匹配的纳米线基体内芯，从而实现了单根纳米线基体顶端偶联单个绑定体，进一步耦合单条DNA单链，而不需利用聚焦离子束、高能电子束、激光等打孔技术刻穿纳米线顶部隔离层来得到与单个偶联官能团相对应大小的纳米孔，大大降低了生产的成本及对设备的要求。附图说明图1为本专利技术提出的特异性金属纳米线的整体结构示意图。图2为本专利技术提出的特异性金属纳米线的制作方法流程图。图3为本专利技术提出的单根纳米线基体结构示意图。图4为本专利技术提出的纳米线基体包覆隔离层的结构图。图5为本专利技术提出的剪断纳米线基体顶端隔离层后的结构图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示的特异性金属纳米线的整体结构示意图，包括：纳米线基体1、隔离层2及用于偶联单条DNA分子的绑定体3，隔离层2通过涂层工艺技术包覆在纳米线基体1的外侧表面，纳米线基体1的顶端10与绑定体3相连，在本实施例中，绑定体3为单个链霉亲和素。纳米线基体1通过模板法制备，模板法可以选取为多孔氧化铝模板法、聚合物膜模板法或软模板法中的任意一种，本实施例中采用的模板法为多孔氧化铝模板法，多孔氧化铝模板的纳米孔生产出纳米线基体1的阵列，满足纳米线基体1的直径与多孔氧化铝模板的孔直径相同，因此通过多孔氧化铝模板法选取不同孔直径的氧化铝模板，就能制备出不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特异性金属纳米线，其特征在于，包括：线状的纳米线基体(1)、隔离层(2)及用于偶联单条DNA分子的绑定体(3)，所述隔离层(2)包覆在纳米线基体(1)的外侧表面，所述纳米线基体(1)的顶端(10)与绑定体(3)相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种特异性金属纳米线，其特征在于，包括：线状的纳米线基体(1)、隔离层(2)及用于偶联单条DNA分子的绑定体(3)，所述隔离层(2)包覆在纳米线基体(1)的外侧表面，所述纳米线基体(1)的顶端(10)与绑定体(3)相连。


2.根据权利要求1所述的特异性金属纳米线，其特征在于，所述纳米线基体(1)通过模板法制备，所述模板法为多孔氧化铝模板法、聚合物膜模板法或软模板法中的一种。


3.根据权利要求2所述的特异性金属纳米线，其特征在于，所述纳米线基体(1)为金纳米线、银纳米线、硅纳米线中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的特异性金属纳米线，其特征在于，所述纳米线基体(1)的顶端(10)的横截面积与绑定体(3)用于偶联的面积相等。


5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的特异性金属纳米线，其特征在于，所述纳米线基体(1)的直径为10～200nm，长度为1～20μm。


6.根据权利要求1所述的特异性金属纳米线，其特征在于，所述绑定体(3)为羧基、羟基、醛基、链霉亲和素中的任意一种。


7.根据权利要求1所述的特异性金属纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志山，吴丹丹，王成勇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44