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第四代DNA测序技术简介

DNA 测序技术作为人类探索生命秘密的重要手段之一, 对生物、生命科学、医学等领域的技术发展起到了巨大的推动作用。固态纳米孔测序技术是第四代DNA测序技术,具有低成本、高读长、易集成等优势。如今, 随着半导体工艺技术的飞速发展, 小型化、高速度、大通量的纳米孔测序芯片的实现成为可能。相比传统的测序技术, 固态纳米孔测序技术在成本、速度等方面有着十分巨大的优势。

纳米孔测序技术不需要对DNA进行生物或化学处理,采用物理方法直接读出DNA序列。它的原理是:单个碱基通过纳米尺度的通道时, 会引起通道电学性质的变化. 理论上, A, C, G, T,4 种不同的碱基化学性质的差异会导致它们穿越纳米孔时引起的电学参数的变化量也不同, 对这些变化进行检测可以得到相应碱基的类型。

目前用于DNA测序的纳米孔可以大致分为2类——生物纳米孔和固态纳米孔。由于 DNA 链的直径非常小(双链 DNA 直径约为 2 nm, 单链 DNA 直径约为1 nm), 所以对所采用的纳米孔的尺寸有着近乎苛刻的要求。生物纳米孔多采用的是α溶血素(一般嵌入在双层脂膜当中), 其最窄处直径尺寸约为 1.5 nm,恰好允许单链 DNA 分子通过, 并且大小严格一致。然而生物纳米孔在膜稳定性、 电流噪声等方面的问题在一定程度上限制了其发展。 另一方面,固态纳米孔主要是利用硅及其衍生物制造而成, 一般使用离子束或电子束在硅或其他材料薄膜表面钻出纳米尺度的孔洞, 再进一步对孔的形状和大小进行修饰而成。相比于生物纳米孔, 固态纳米孔在稳定性、电流噪声、工艺集成方面有着显著的优势。

固态纳米孔测序技术目前仍处在起步阶段,在测序原理和制造工艺上还存在一些问题。相信在不久的将来,在深入研究试验过后,它能投入更广泛的实际运用中,更多地造福人类。

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    第四代DNA测序技术简介

    DNA 测序技术作为人类探索生命秘密的重要手段之一, 对生物、生命科学、医学等领域的技术发展起到了巨大的推动作用。固态纳米孔测序技术是第四代DNA测序技术,具有低成本、高读长、易集成等优势。如今, 随着半导体工艺技术的飞速发展, 小型化、高速度、大通量的纳米孔测序芯片的实现成为可能。相比传统的测序技术, 固态纳米孔测序技术在成本、速度等方面有着十分巨大的优势。

    纳米孔测序技术不需要对DNA进行生物或化学处理,采用物理方法直接读出DNA序列。它的原理是:单个碱基通过纳米尺度的通道时, 会引起通道电学性质的变化. 理论上, A, C, G, T,4 种不同的碱基化学性质的差异会导致它们穿越纳米孔时引起的电学参数的变化量也不同, 对这些变化进行检测可以得到相应碱基的类型。

    目前用于DNA测序的纳米孔可以大致分为2类——生物纳米孔和固态纳米孔。由于 DNA 链的直径非常小(双链 DNA 直径约为 2 nm, 单链 DNA 直径约为1 nm), 所以对所采用的纳米孔的尺寸有着近乎苛刻的要求。生物纳米孔多采用的是α溶血素(一般嵌入在双层脂膜当中), 其最窄处直径尺寸约为 1.5 nm,恰好允许单链 DNA 分子通过, 并且大小严格一致。然而生物纳米孔在膜稳定性、 电流噪声等方面的问题在一定程度上限制了其发展。 另一方面,固态纳米孔主要是利用硅及其衍生物制造而成, 一般使用离子束或电子束在硅或其他材料薄膜表面钻出纳米尺度的孔洞, 再进一步对孔的形状和大小进行修饰而成。相比于生物纳米孔, 固态纳米孔在稳定性、电流噪声、工艺集成方面有着显著的优势。

    固态纳米孔测序技术目前仍处在起步阶段,在测序原理和制造工艺上还存在一些问题。相信在不久的将来,在深入研究试验过后,它能投入更广泛的实际运用中,更多地造福人类。