Method Article

التوصيف الفيزيائي عالي الاستبانة للجسيمات النانوية المعدنية المفردة

DOI:

10.3791/58257

⸱

June 28th, 2019

 ,  ,  , 
1Physical Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology, 2Department of Chemical Engineering, Columbia University, 3Department of Applied Physics and Applied Math, Columbia University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، نقدم بروتوكول للكشف عن مجموعات الأكسجين المعدنية المنفصلة، polyoxometalates (POMs)، عند حد جزيء واحد باستخدام منصة إلكترونية البيولوجية المستندة إلى nanopore. وتوفر هذه الطريقة نهجا ً تكميلياً لأدوات الكيمياء التحليلية التقليدية المستخدمة في دراسة هذه الجزيئات.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن الكشف عن الجزيئات الفردية وتتميز بقياس الدرجة التي تقلل من التيار الأيوني المتدفق من خلال مسام واحد على نطاق نانومتر. الإشارة هي سمة من خصائص الجزيء الفيزيائية الكيميائية وتفاعلاتها مع المسام. نحن نثبت أن النانوبور التي شكلتها البروتين البكتيري اكسوتوكسين المكورات العنقودية أوريوس ألفا الهيموليسين (αHL) يمكن الكشف عن polyoxometalates (POMs، مجموعات الأكسجين المعدني الأنيونية)، في حد جزيء واحد. وعلاوة على ذلك، يتم قياس منتجات التحلل متعددة من 12-phosphotungstic حمض POM (PTA، H3PW12O40)في الحل في وقت واحد. تسمح حساسية جزيء واحد من طريقة nanopore لPOMs أن تتميز بتركيزات أقل بكثير مما هو مطلوب للمطياف الرنين المغناطيسي النووي (NMR). هذه التقنية يمكن أن تكون بمثابة أداة جديدة للكيميائيين لدراسة الخصائص الجزيئية للبوليوكسوميتالاتس أو غيرها من المجموعات المعدنية، لفهم أفضل العمليات الاصطناعية POM، وربما تحسين غلتهم. من الناحية الافتراضية، يمكن التحقيق في موقع ذرة معينة، أو دوران جزء في الجزيء، وحالة أكسدة المعادن مع هذه الطريقة. وبالإضافة إلى ذلك، هذه التقنية الجديدة لديها ميزة السماح لرصد في الوقت الحقيقي من الجزيئات في الحل.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويمكن إجراء الكشف عن الأناليت الجزيئية الحيوية على مستوى جزيء واحد باستخدام المسام النانوية وقياس التعديلات الحالية الأيونية. عادة، يتم تقسيم المسام النانوية إلى فئتين على أساس تصنيعها: البيولوجية(تجميعها ذاتيا من البروتين أو الحمض النووي اوريغامي) 1،2،3،أو الحالة الصلبة (على سبيلالمثال،المصنعة مع أدوات معالجةأشباه الموصلات) 4،5. في حين اقترح المسام النانوية ذات الحالة الصلبة على أنها أكثر قوة من الناحية المادية ويمكن استخدامها على مدى مجموعة واسعة من شروط الحل، فإن المسام النانوية البروتينية توفر حتى الآن حساسية أكبر، وأكثر مقاومة للقاذورات، وعرض نطاق ترددي أكبر، ومادة كيميائية أفضل الانتقائية، وإشارة أكبر إلى نسبة الضوضاء.

مجموعة متنوعة من قنوات الأيونات البروتينية، مثل تلك التي شكلتها المكوراتالعنقودية العضوية الانحلالية (αHL)، يمكن استخدامها للكشف عن جزيئات واحدة، بما في ذلك الأيونات (على سبيلالمثال، H+ و D+ )2،3، polynucleotides (DNA وRNA)6،7،8، الحمض النووي التالف9، الببتيدات10، البروتينات (مطوية وتكشفت)11، البوليمرات (البولي ايثيلين غليكول وغيرها)12،13 , 14، الجسيمات النانوية الذهب15،16،17،18،19، وغيرها من الجزيئات الاصطناعية20.

لقد أثبتنا مؤخرًا أن nanopore αHL يمكن أيضاً بسهولة الكشف عن المجموعات المعدنية وتوصيفها، وpolyoxometalates (POMs)، على مستوى جزيء واحد. POMs هي منفصلة nanoscale مجموعات الأكسجين المعدنية التي تم اكتشافها في 182621، ومنذ ذلك الحين ، تم تصنيع أنواع أخرى كثيرة. الأحجام المختلفة، والهياكل، والتراكيب عنصري من polyoxometalates التي تتوفر الآن أدى إلى مجموعة واسعة من الخصائص والتطبيقات بما في ذلك الكيمياء22،23، الحفز24، علوم المواد25 ،26، والبحوث الطبية الحيوية27،28،29.

توليف POM هو عملية التجميع الذاتي التي تنفذ عادة في الماء عن طريق خلط الكميات المطلوبة من الأملاح المعدنية الأحادية. وبمجرد تشكيلها، تظهر أجهزة الشراء تنوعًا كبيرًا في الأحجام والأشكال. على سبيل المثال، يتكون هيكل بوليانيون Keggin، XM12O40q- من واحد heteroatom (X) محاطة بأربعة أكسجين لتشكيل رباعي الأبعاد (س هو المسؤول). يقع الهيترواتوم مركزيا داخل قفص يتكون من 12 وحدات MO ثماني الأوثماني (حيث M = المعادن الانتقالية في حالة الأكسدة العالية)، والتي ترتبط ببعضها البعض من قبل ذرات الأكسجين المشتركة المجاورة. في حين التنغستن polyoxometalates هيكل مستقر في الظروف الحمضية، أيونات هيدروكسيد تؤدي إلى الانقسام المائي من المعادن والأكسجين (M-O) السندات30. وتسفر هذه العملية المعقدة عن فقدان وحدة فرعية واحدة أو أكثر من وحدات الأوكتانيد الثماني 6، مما يؤدي إلى تكوين أنواع أحادية الشاغرة وثلاثية الشاغرة، وفي نهاية المطاف إلى التحلل الكامل لوحدات إدارة الملوثات العضوية الثابتة. وسوف تقتصر مناقشتنا هنا على منتجات التحلل الجزئي من حمض فوسفيوالتنغستن 12 في درجة الحموضة 5.5 و 7.5.

والهدف من هذا البروتوكول هو الكشف عن مجموعات الأكسجين المعدنيالمنفصلة عند حد جزيء واحد باستخدام منصة إلكترونية بيولوجية تعتمد على النانوبور. يسمح هذا الأسلوب الكشف عن الكتل المعدنية في الحل. ويمكن التمييز بين الأنواع المتعددة في الحل بحساسية أكبر من الأساليب التحليلية التقليدية33. مع ذلك، يمكن توضيح الاختلافات الدقيقة في هيكل POM، وعند تركيزات أقل بشكل ملحوظ من تلك المطلوبة للمطياف NMR. والأهم من ذلك، يسمح هذا النهج حتى التمييز من أشكال الإيسومرية من Na8HPW9O341.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: البروتوكول أدناه خاص بنظام العلوم الحيوية الإلكترونية (EBS) Nanopatch DC. ومع ذلك، فإنه يمكن تكييفها بسهولة إلى أجهزة الفيزيولوجيا الكهربائية الأخرى المستخدمة لقياس التيار من خلال أغشية ثنائية الطبقات الدهون اللوح (معيار الدهون ثنائية الطبقة غرفة الغشاء، U-أنبوب الهندسة، سحبت microcapillaries، الخ). ويُعطى تحديد المواد التجارية ومصادرها لوصف النتائج التجريبية. ولا ينطوي هذا التحديد بأي حال من الأحوال على توصية من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، كما أنه لا يعني ضمناً أن المواد هي أفضل المواد المتاحة.

1. الحل وإعداد Analyte

  1. إعداد جميع الحلول بالكهرباء مع 18 MΩ سم المياه من نظام تنقية المياه من النوع 1 لإزالة الأنواع العضوية النزرة ومن ثم تصفية جميع الحلول بالكهرباء من خلال مرشح فراغ 0.22 ميكرومتر مباشرة قبل تسجيلات قناة أيون.
    ملاحظة: نوعية المياه هو عامل حاسم لاستقرار وطول العمر من نظام nanopore الغشاء.
  2. النوع البري αHL.
    1. اتبع احتياطات MSDS عند التعامل مع البروتين التوكسين αHL.
    2. مزيج من نوع الليوفيل البرية أحادية النيوريس Α-الهيموليسين (α HL) مسحوق مع 18 MΩ-cm الماء في 1 ملغ / مل. توزيع 10 إلى 30 ميكرولتر aliquots من العينة في أنابيب الطرد المركزي المبردة آمنة، تجميد فلاش بسرعة في النيتروجين السائل ومن ثم تخزينها في -80 درجة مئوية. بدلا من ذلك، استخدم تنقية preptameric preptameric αHL31.
  3. حل الدهون 1,2-ديفيتانويل-سن-غليسيرو-3-فوسفوليوكولين (DPhyPC) إلى 0.2 ملغ / مل في ن-ديكان في قارورة الزجاج 4 مل تل مع غطاء بولي تترافلوروإيثيلين تفلون المغلفة. تخزين الحل عند 4 درجة مئوية للاستخدام المتكرر لمدة تصل إلى شهر واحد.
  4. إعداد حلول حمض فوسفيوالتنغستن.
    1. اتبع الاحتياطات MSDS عند التعامل مع مسحوق حمض فوسفيوالتنغستن وإعداد 2 مللي متر محلول مخزون حمض فوسفوتنجستيك عن طريق حل 57.6 ملغ من H3PW12O40 في 10 مل من 1 M NaCl و 10 MM NaH2PO4 الحل، الذي يشكل حل الأسهم.
    2. خذ 5 مل من هذا الحل واضبط الـ pH إلى 5.5 مع 3 M NaOH. ضبط الحموضة من 5 مل أخرى من حل الأسهم إلى 7.5 مع 3 M هيدروكسيد الصوديوم.
      ملاحظة: في درجة الحموضة 5.5، 12-حمض فوسفيوالتنغستن (PTA، H3PW12O40)تتحلل في المقام الأول إلى أنيون أحادية الشاغرة [PW11O39]7-.

2. اختبار خلية الجمعية

  1. تجميع خلية الاختبار حسب إرشادات الشركة المصنعة.
  2. نقع واحد Ag / AgCl الأسلاك في التبييض (هيبوكلوريت الصوديوم) لمدة 10 دقائق بعد abrading مع 600 ورقة الرمال حصى. وضع القطب الكهربائي داخل غشاء نانوبور الكوارتز (QNM).
  3. ضع قطب اسطواني من نوع AgCl بيليه مدمج في سلك فضي خارج QNM.
  4. بمجرد إعداد خلية الاختبار، قم بتشغيل برنامج الإمداد بالطاقة والحصول على البيانات. تأكد من أن القراءة الحالية DC 0 pA في غياب الحل في خلية الاختبار.
  5. استخدم حقنة متصلة بخلية الاختبار عبر خط سائل لإضافة محلول بالكهرباء المخزنة مؤقتًا فوق وجه QNM ولضمان أن التيار الأيوني يشبع مكبر الصوت. إذا لم يكن كذلك، قد يتم انسداد QNM. تطبيق الجهد البوب (± 1 V) و / أو ضغط أكبر من 300 ملم زئبق لمسحها. إذا كان ذلك يعمل، والحد من الجهد والضغط.

3. تشكيل ثنائي الطبقات الدهون

  1. ملء الحل في خلية الاختبار بحيث يكون مستوى الحل أعلى بكثير من وجه QNM. ثم خفض مستوى الحل عن طريق الحقنة إلى أسفل الوجه، بحيث ينخفض الحالي إلى الصفر.
  2. تراجع 10 ميكروغرام تلميح ماصة في قارورة الدهون. ادفع على الطرف الخلفي من طرف الماصة واضغط عليه على جانب القارورة لإزالة جميع الدهون المرئية.
  3. المس طرف الماصات على واجهة الهواء والماء للحل في خلية الاختبار عندما يكون مستوى الحل أعلى من وجه QNM وانتظر دقيقتين إلى خمس دقائق حتى تنتشر الدهون بشكل موحد.
  4. خفض مستوى الحل ببطء تحت وجه QNM حتى تشبع الحالي، ومن ثم رفع مستوى الحل ببطء الماضي وجه QNM لتشكيل غشاء ثنائي الطبقات الدهون.
    1. مرة واحدة يظهر ثنائي الطبقة لتشكيل(أي، عندما يذهب التيار إلى الصفر)، حاول ظهرت عدة مرات عن طريق زيادة الضغط وضمان عدم انسداد QNM. لإصلاح غشاء ثنائي الطبقة الدهون، خفض مستوى الحل تحت وجه QNM ورفعه ببطء.
  5. إذا كان غشاء ثنائي الطبقة الدهون لم تشكل المرة الأولى، وانخفاض الحل تحت الوجه ورفعه مرة أخرى. إذا كان لا يشكل بعد 3 تجارب, إضافة المزيد من الدهون كما هو موضح في 3.2 و 3.3.
  6. بعد تشكيل غشاء، تعيين الإزاحة الحالية إلى الصفر عندما تكون الإمكانات المطبقة صفر.

4. α HLتشكيل المسام

  1. إضافة 2.5 نانوغرام من عينة البروتين السباعي ة المنقّبة αHL (أو 250 نانوميكرو من αHL الأحادي) إلى خلية الاختبار (حجم - 200 ميكرولتر) لتمكين تكوين القناة.
  2. زيادة الضغط على ثنائيالطبقة مع حقنة الغاز ضيق (الشكل1)بعد تشكيل طبقة ثنائية، لتوسيع الغشاء من QNM، وتسهيل الإدراج nanopore. رفع الضغط الخلفي المطبق عادة بين 40 إلى 200 مم زئبق، اعتمادا على كل QNM.
    ملاحظة: برنامج EBS لديه ميزة الإدراج الآلي الذي ينطبق على التحيز أعلى (عادة 200 إلى 400 ملفي) للحث على تشكيل المسام ومن ثم يقلل تلقائيا الجهد المطلوب إلى التحيز القياس مرة واحدة تشكل قناة واحدة.
  3. بعد أشكال nanopore، تقليل الضغط الخلفي إلى حوالي 1/2 من ضغط الإدراج. إذا لوحظت قنوات متعددة، إزالتها عن طريق الحد بشكل كبير من الضغط.

5. تقسيم الكتلة المعدنية في نانوبور

  1. لحساب الاختلالات الكهربائي، تعيين الجهد إزاحة العاصمة بحيث عندما يتم تعيين الإمكانات المطبقة إلى الصفر لا يوجد تيار قياس.
  2. قبل إضافة عينة POM، قم بإجراء تجربة تحكم لضمان عدم وجود ملوثات (علىسبيلالمثال، تتبع POMs من تجربة سابقة) في الخزان. وعلى وجه التحديد، الحصول على أثر حالي أيوني تحت إمكانات تطبيقية قدرها +120 ملي في و-120 ملي في غياب أي تدابير عمل للتحقق من عدم وجود حواجز تلقائية حالية.
    ملاحظة: بسبب البنية غير المتماثلة لقناةαHL (الشكل 1)، فإن ماغنيوت من التيار الأيوني سوف تختلف عن الإمكانات الإيجابية والسلبية المطبقة. نسبة التيار المقاس فوق هذا الجهد التطبيقي يدل على اتجاه نانوبور ΑHL في الغشاء.
  3. أضف عينة POM عن طريق مسح الخزان بمحلول الكتلة المعدنية بتركيز 1 إلى 5 مليمتر. بدلاً من ذلك، قم بتحميل العينة في الشعرية قبل تجميع الخلية لدراسة تقسيم POMs إلى الطرف الآخر من قناة αHL.
  4. تسجيل التيار الأيوني باستخدام برنامج الشركة المصنعة للكشف عن الحصار الحالي العابر الناجم عن تقسيم POMs الفردية في nanopore. تقدير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للجزيء من عمق الحصار الحالي الأيوني، وتواتر الحدث، وتوزيع وقت الإقامة للحصار.

6. تسجيلات القنوات الأيونية وتحليل البيانات

  1. الحصول على قياسات السلاسل الزمنية الحالية الأيونية باستخدام مقاومة عالية، مكبر للصوت منخفضة الضوضاء ونظام الحصول على البيانات. إجراء القياسات في الجهد التطبيقي من -120 mV (نسبة إلى جانب رابطة الدول المستقلة قناة) لكل درجة الحموضة.
  2. تطبيق منخفضة تمرير 100 كيلوهرتز 8 القطب بيسيل مرشح للإشارة، والتي يتم رقمنت في وقت لاحق في 500 كيلو هرتز (أي2 مللي ثانية / نقطة). استخراج الأحداث من السلاسل الزمنية وتحليل الأحداث باستخدام خوارزمية ADEPT في حزمة برامج موزاييك 32،33.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

على مدى العقدين الماضيين، تم إثبات المسام نانومتر البروتين المرتبطة بالغشاء كأجهزة استشعار متعددة الاستخدامات أحادية الجزيء. القياسات المستندة إلى Nanopore هي مباشرة نسبيا لتنفيذ.  يتم فصل غرفتين مليئة محلول الكهارل بواسطة nanopore جزءا لا يتجزأ من غشاء الدهون العازلة كهربائيا. أما مكبر للصوت التصحيح المشبك أو إمدادات الطاقة الخارجية يوفر إمكانات كهرباء عبر nanopore عبر أقطاب Ag /AgCl مغمورة في خزانات الكهارل. يدفع الحقل الكهربائي الجسيمات المشحونة الفردية إلى المسام، والتي تنتج ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نظرًا لشحنتها الأنيونية، من المرجح أن ترتبط POMs بالكاتيونات المضادة العضوية من خلال التفاعلات الكهروستاتيكية. ولذلك، من المهم تحديد ظروف الحل المناسبة وبيئات الكهارل المناسبة (وخاصة الموجبة في الحل) لتجنب تشكيل معقدة مع POMs. مطلوب عناية خاصة في اختيار المخزن المؤقت. على سبيل المثال، معدل التقاط POMs مع تريس (هيدروكسي ميثيل) أمينوميثان وحامض الستريك الحلول المخزنة بها هو أقل بكثير من ذلك في محلول الفوسفات المخزنة، على الأرجح لأن أي من المخازن المؤقتة الأولى اثنين تشكل مجمع مع POM التي لا تتفاعل بقوة مع nanopore. وعلاوة ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ونحن ممتنون للدعم المالي من المنظمة الأوروبية للبيولوجيا الجزيئية للحصول على زمالة ما بعد الدكتوراه (إلى J.E.) ومنحة من المعهد الوطني للصحة البشرية (إلى J.J.K.). نحن نقدر مساعدة الأستاذين جينغيو جو وسيرجي كالاتشيكوف (جامعة كولومبيا) لتوفير heptameric αHL، وللمناقشات الملهمة مع البروفيسور جوزيف راينر (جامعة فرجينيا كومنولث).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Nanopatch DC SystemElectronic Biosciences، Inc. ، EBS
Millipore LC-PAKMillipore فلتر
1،2-Diphytanoyl-sn- Glycero-3-Phosphocholine (DPhPC) AvantiPolar Lipids ، Alabaster ، AL850356P
Decane، ReagentPlus، & ge ؛ 99٪ ، < / م >سيجما ألدريتشD901
&alpha ؛ HL List Biological Laboratories ، كامبل ، كاليفورنيا
Ag سلكAlfa Aesar
2 مم Ag / AgCl قطب قرصفي Vivo MetricE202
نظام مكبر للصوت عالي المقاومةElectronic Biosciences ، سان دييغو ، كاليفورنيا
الشعيرات الدموية
مخصصة خلية
معالجة البيانات وتحليلها MOSAIChttps://pages.nist.gov/mosaic/
هيدرات حمض الفوسفوتونغستيكسيجما ألدريتش455970
كلوريد الصوديومسيجما-ألدريتشS3014
فوسفات الصوديوم أحادي القاعدة أحادي الهيدراتسيجما ألدريتش71507
فراغالكوارتز اختبار البولي كربونات

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ettedgui, J., Kasianowicz, J. J., Balijepalli, A. Single molecule discrimination of heteropolytungstates and their Isomers in solution with a nanometer-scale pore. Journal of the American Chemical Society. 138 (23), 7228-7231 (2016).
  2. Bezrukov, S., Kasianowicz, J. Current noise reveals protonation kinetics and number of ionizable sites in an open protein ion channel. Physical Review Letters. 70 (15), 2352-2355 (1993).
  3. Kasianowicz, J. J., Bezrukov, S. M. Protonation dynamics of the alpha-toxin ion channel from spectral analysis of pH-dependent current fluctuations. Biophysj. 69 (1), 94-105 (1995).
  4. Please, T. R., Ayub, M. Solid-State Nanopore. Engineered Nanopores for Bioanalytical Applications. , Elsevier Inc. 121-140 (2013).
  5. Dekker, C. Solid-state nanopores. Nature Nanotechnology. 2 (4), 209-215 (2007).
  6. Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).
  7. Akeson, M., et al. Microsecond time-scale discrimination among polycytidylic acid, polyadenylic acid, and polyuridylic acid as homopolymers or as segments within single RNA molecules. Biophysical Journal. 77 (6), 3227-3233 (1999).
  8. Singer, A., Meller, A. Nanopore-based Sensing of Individual Nucleic Acid Complexes. Israel Journal of Chemistry. 49 (3-4), 323-331 (2010).
  9. Jin, Q., Fleming, A. M., Burrows, C. J., White, H. S. Unzipping kinetics of duplex DNA containing oxidized lesions in an α-hemolysin nanopore. Journal of the American Chemical Society. 134 (26), 11006-11011 (2012).
  10. Halverson, K. M., et al. Anthrax biosensor, protective antigen ion channel asymmetric blockade. Journal of Biological Chemistry. 280 (40), 34056-34062 (2005).
  11. Oukhaled, G., et al. Unfolding of proteins and long transient conformations detected by single nanopore recording. Physical Review Letters. 98 (15), 158101(2007).
  12. Reiner, J. E., Kasianowicz, J. J., Nablo, B. J., Robertson, J. W. F. Theory for polymer analysis using nanopore-based single-molecule mass spectrometry. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (27), 12080-12085 (2010).
  13. Robertson, J. W. F., et al. Single-molecule mass spectrometry in solution using a solitary nanopore. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (20), 8207-8211 (2007).
  14. Baaken, G., Ankri, N., Schuler, A. -K., Rühe, J., Behrends, J. C. Nanopore-based single-molecule mass spectrometry on a lipid membrane microarray. ACS Nano. 5 (10), 8080-8088 (2011).
  15. Angevine, C. E., Chavis, A. E., Kothalawala, N., Dass, A., Reiner, J. E. Enhanced single molecule mass spectrometry via charged metallic clusters. Analytical Chemistry. 86 (22), 11077-11085 (2014).
  16. Astier, Y., Uzun, O., Stellacci, F. Electrophysiological study of single gold nanoparticle/alpha-Hemolysin complex formation: a nanotool to slow down ssDNA through the alpha-Hemolysin nanopore. Small. 5 (11), 1273-1278 (2009).
  17. Chavis, A. E., Brady, K. T., Kothalawala, N., Reiner, J. E. Voltage and blockade state optimization of cluster-enhanced nanopore spectrometry. Analyst. 140 (22), 7718-7725 (2015).
  18. Campos, E., et al. Sensing single mixed-monolayer protected gold nanoparticles by the α-hemolysin nanopore. Analytical Chemistry. 85 (21), 10149-10158 (2013).
  19. Campos, E., et al. The role of Lys147 in the interaction between MPSA-gold nanoparticles and the α-hemolysin nanopore. Langmuir. 28 (44), 15643-15650 (2012).
  20. Baaken, G., et al. High-Resolution Size-Discrimination of Single Nonionic Synthetic Polymers with a Highly Charged Biological Nanopore. ACS Nano. 9 (6), 6443-6449 (2015).
  21. Berzelius, J. J. Beitrag zur näheren Kenntniss des Molybdäns. Annalen Der Physik. 82 (1), 369-392 (1826).
  22. Long, D. -L., Burkholder, E., Cronin, L. Polyoxometalate clusters, nanostructures and materials: from self assembly to designer materials and devices. Chemical Society Reviews. 36 (1), 105-121 (2007).
  23. Muller, A., et al. Polyoxovanadates: High-nuclearity spin clusters with interesting host-guest systems and different electron populations. Synthesis, spin organization, magnetochemistry, and spectroscopic studies. Inorganic Chemistry. 36 (23), 5239-5250 (1997).
  24. Rausch, B., Symes, M. D., Chisholm, G., Cronin, L. Decoupled catalytic hydrogen evolution from a molecular metal oxide redox mediator in water splitting. Science. 345 (6202), 1326-1330 (2014).
  25. Dolbecq, A., Dumas, E., Mayer, C. R., Mialane, P. Hybrid organic-inorganic polyoxometalate compounds: from structural diversity to applications. Chemical Reviews. 110 (10), 6009-6048 (2010).
  26. Busche, C., et al. Design and fabrication of memory devices based on nanoscale polyoxometalate clusters. Nature. 515 (7528), 545-549 (2014).
  27. Pope, M., Müller, A. Polyoxometalates: From Platonic Solids to Anti-Retroviral Activity. 10, Springer Science & Business Media. Dordrecht. (2012).
  28. Rhule, J. T., Hill, C. L., Judd, D. A., Schinazi, R. F. Polyoxometalates in medicine. Chemical Reviews. 98 (1), 327-358 (1998).
  29. Gao, N., et al. Transition-metal-substituted polyoxometalate derivatives as functional anti-amyloid agents for Alzheimer's disease. Nature Communications. 5, 3422(2014).
  30. Pope, M. T. Heteropoly and Isopoly Oxometalates. 8, Springer-Verlag. Berlin Heidelberg. (1983).
  31. Braha, O., et al. Designed protein pores as components for biosensors. Chemistry & Biology. 4 (7), 497-505 (1997).
  32. Forstater, J. H., et al. MOSAIC: A modular single-molecule analysis interface for decoding multistate nanopore data. Analytical Chemistry. 88 (23), 11900-11907 (2016).
  33. Balijepalli, A., et al. Quantifying Short-Lived Events in Multistate Ionic Current Measurements. ACS Nano. 8, 1547-1553 (2014).
  34. Misakian, M. M., Kasianowicz, J. J. J. Electrostatic influence on ion transport through the alphaHL channel. Journal of Membrane Biology. 195 (3), 137-146 (2003).
  35. Piguet, F., et al. Identification of single amino acid differences in uniformly charged homopolymeric peptides with aerolysin nanopore. Nature Communication. 9 (966), (2018).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Nanopore DetectionAlpha HemolysinPolyoxometalate AnalysisSingle Molecule DetectionIonic Current MeasurementLipid Bilayer FormationElectrophysiology ApparatusPhosphotungstic AcidMembrane FormationReal time Monitoring

Related Articles