2010年4月28日
使用一对外来技术，包括分子规模的冰钓，一组研究人员国家标准技术研究所（NIST）已经开发了准确测量“纳米孔”长度的方法，即细胞膜中发现的微小通道。他们在最近的一篇论文*中描述的“分子统治者”可以作为校准量身定制的纳米孔的一种方式，其直径平均比人毛的毛发小近10,000倍，例如快速DNA分析等多种应用。
NIST和其他研究机构的研究表明，薄膜中的单个纳米尺度孔可以用作“微型分析实验室”，以检测和表征单个生物分子（例如DNA或毒素），例如DNA或毒素通过或阻止通过或阻止通道。。这样的系统可能有可能适合单个微芯片设备，用于多种应用。但是，使迷你LAB实用需要对纳米孔的尺寸和结构特征进行准确的定义。
在新的实验中，NIST和马里兰大学的研究人员首先建立了膜 - 双层脂质分子的双层薄片，相似于动物细胞中发现的膜。他们用专门设计用于穿透细胞膜的蛋白质**的孔“钻了”孔。当在整个膜壁上施加电压时，带电分子（例如单链DNA）被迫进入纳米孔。当分子进入通道时，离子电流流量与链大小成正比的时间减小，从而使其长度易于得出。
如果链条足够长，可以到达纳米孔的最狭窄部分，称为捏点 - 其后面的电场的力将推动分子穿过通道的其余部分。NIST/马里兰州团队利用这一特征，开发了一种DNA探针方法，以测量膜的两侧开口到捏点的距离，然后通过将两个测量值一起添加在一起，从而依次是纳米孔的整个长度。这些探针由聚合物球在一端顶部的已知长度的DNA链组成。球体可防止探针完全通过纳米孔移动，同时将DNA链从悬挂下来悬挂下来延伸到通道。如果链条到达捏点，则通常会驱动自由DNA链经过连接点的力，而是将探头固定在适当的位置（因为聚合物球将其“锁定在另一端”）并定义了到达捏点的距离。如果链条短于到达捏点的距离，它将被从纳米孔中弹出，告诉研究人员需要一个更长的链条来测量与间隙的距离。
NIST/马里兰州的研究人员还开发了一种测量纳米孔长度的方法，以确认“单棒棒糖”方法的结果。在该系统中，允许聚合物分子在膜内侧的溶液中自由循环。一个不同长度的聚合物限制的DNA探针一次从另一侧迫使一个探针进入纳米孔。如果探头链的末端足够长以完全横向通道，则它将抓住溶液中的游离聚合物分子。这定义了通道的长度。
此外，这种“冰钓”方法还深入了解了纳米孔的结构。随着DNA链的旋转，电压的变化对应于通道的变化。该信息可用于有效绘制通道。
* S.E.Henrickson，E.A。Dimarzio，Q。Wang，V.M。斯坦福和J.J.Kasianowicz。用聚合物分子尺探测单纳米尺寸孔。《化学物理学杂志》 132，135101（2010年4月2日在线发布）。
**α-蛋白酶，由金黄色葡萄球菌生产