Name: 通过通过纳米孔可调纳米易位流速Zeta电位测定:利用DNA修饰颗粒为例 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: 学习使用可调电阻脉冲传感技术表征纳米颗粒表面化学特性并测定DNA修饰颗粒的Zeta电位。该方法支持逐颗粒分析，为纳米材料表征和生物检测开发提供重要数据。

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作者感谢Izon Science Ltd提供的支持。本工作由欧洲研究委员会（PCIG11-GA-2012-321836 Nano4Bio）资助。&#160;

1. 配制含吐温-20的磷酸盐缓冲液（PBST）
<ol>
	<li>将一个 PBS 片剂（0.01 M 磷酸盐缓冲液，0.0027 M 氯化钾，0.137 M 氯化钠，pH 7.4）溶于 200 ml 去离子水（18.2 MΩ cm）中。</li>
	<li>向 200 ml 缓冲液中加入 100 µl 吐温-20（终浓度 0.05 (v/v)%），作为表面活性剂。</li>
</ol>
2. 准备羧基聚苯乙烯颗粒标准品
<ol>
	<li>在80瓦功率下超声处理2分钟之前，先将校准颗粒涡旋振荡30秒，以确保颗粒的单分散性。</li>
	<li>用PBST缓冲液将校准颗粒按1:100比例稀释至浓度为1×1010 个颗粒/mL，并涡旋振荡30秒。</li>
</ol>
3. 准备受包被链霉亲和素的微粒
<ol>
	<li>在80瓦功率下超声处理2分钟之前，先将颗粒涡旋振荡30秒，以确保单分散性。</li>
	<li>用PBST缓冲液将包被链霉亲和素的颗粒按1:100稀释，使最终浓度达到1×109 颗粒/mL，并涡旋振荡30秒。 
	注意：通常样品体积为200 µL。例如，若需检测五种不同浓度的DNA，则应准备1 mL稀释后的包被链霉亲和素颗粒。</li>
</ol>
4. 寡核苷酸的制备
<ol>
	<li>用去离子水将寡核苷酸重新溶解，配制成终浓度为 100 µM 的溶液。</li>
</ol>
5. 将捕获探针（CP）DNA 添加至链霉亲和素包被的微粒
<ol>
	<li>在进行DNA结合之前，将包被链霉亲和素的微粒（200 µl样品体积）涡旋振荡30秒，随后在80瓦功率下超声处理2分钟。</li>
	<li>根据供应商提供的结合能力（4,352 pmol/mg），向微粒中加入适当浓度的DNA，使最终DNA浓度分别为10、20、30、40、47、95、140和210 nM。</li>
	<li>将样品涡旋振荡10秒，然后置于旋转轮上，在室温下孵育30分钟，使DNA通过链霉亲和素-生物素相互作用结合到微粒表面。</li>
	<li>在捕获DNA加入并与包被链霉亲和素的微粒孵育后，通过磁分离去除溶液中未结合的过量DNA：将样品置于磁力架上静置30分钟。</li>
	<li>小心移除上清液，注意不要扰动靠近磁铁一侧新形成的微粒聚集体，并加入等体积的新鲜PBST缓冲液替代。</li>
</ol>
6. 将互补DNA杂交至CP颗粒
<ol>
	<li>加入所需量的目标 DNA（过量，500 nM），以确保达到最大可能的目标结合量。</li>
	<li>将样品涡旋振荡 10 秒，并在室温下置于旋转轮上孵育 30 分钟。</li>
	<li>杂交完成后，通过磁性分离去除过量的目标 DNA：将样品置于磁力架上静置 30 分钟。</li>
	<li>移除上清液，注意不要扰动靠近磁铁一侧新形成的颗粒聚集体，并加入等体积的新鲜 PBST 缓冲液。</li>
	<li>对重复样品重复步骤 6.1 至 6.4，并将这些样品在室温下置于旋转轮上孵育 16 小时，以研究 DNA 杂交时间。</li>
</ol>
7. TRPS 设置
<ol>
	<li>将仪器连接至已安装软件的计算机系统。</li>
	<li>使用卡尺校准初始拉伸长度。
	<ol>
		<li>测量两个平行夹具外侧之间的距离。</li>
		<li>在软件的“仪器设置”选项卡中，将测得的拉伸值输入“拉伸”字段，然后点击该选项卡下方的“校准拉伸”按钮。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将适当尺寸的聚氨酯纳米孔膜横向安装到夹具上，确保纳米孔的ID编号朝上。然后使用仪器侧面的拉伸调节手柄将夹具拉伸至分析所需长度，拉伸距离应介于43至48 mm之间。 
	注意：拉伸的确切数值需结合施加的电压确定，以确保校准颗粒产生的阻塞信号至少为0.3 nA。该拉伸值已在步骤7.2中输入软件，当夹具被拉伸时，软件将自动进行调整。</li>
	<li>在纳米孔下方的下部液池中加入80 µl PBST缓冲液，确保无气泡存在，以免影响测量结果。若发现气泡，应移除并更换缓冲液。</li>
	<li>将上部液池卡入到位，并向其中加入40 µl缓冲液，同样确保无气泡。若上部液池中出现气泡，可通过更换液体将其去除。</li>
	<li>当更换上部液池缓冲液后获得稳定且可重复的基线电流时，向上部液池中加入40 µl样品，并在软件界面的“数据采集”选项卡中点击“开始”进行测量。 
	注意：数据采集频率为50 kHz，阻塞信号幅值下限设为0.05 nA，但可通过软件中的“分析数据”选项卡（位于“分析设置”下的“电阻性阻塞”）进行调整。</li>
	<li>将法拉第笼罩在液池系统上方，以降低测量过程中的电背景噪声。</li>
	<li>使用可变压力模块（VPM）对样品施加压力或真空。
	<ol>
		<li>如需施加外部压力，先将喷嘴连接至上部液池，然后旋转压力臂并卡入到位（根据需要施加正压（PRE）或负压（VAC）选择相应位置）。</li>
		<li>通过VPM顶部的压力调节旋钮，以“cm”或“mm”刻度施加压力。按下旋钮以在“cm”刻度下施加压力，向上拉起旋钮则在“mm”刻度下施加压力。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
8. 准备用于TRPS分析的样品
<ol>
	<li>在进行 TRPS 分析之前，将样品涡旋振荡 30 秒，并在 80 瓦功率下超声处理 2 分钟。</li>
</ol>
9. 用于Zeta分析的纳米孔校准
<ol>
	<li>将40 µl校准颗粒（1×1010 颗粒/ml）加入上部液池后，在3个不同施加电压下完成一次TRPS测量（设置同第7节）。通过软件中“仪器设置”选项卡的电压标尺上的“+”和“-”按钮调节电压。</li>
	<li>确认这三个电压下获得的背景电流值分别约为140、110和80 nA。确保在中等电压下，校准颗粒产生的平均阻断幅度至少为0.3 nA。</li>
	<li>施加压力，使校准颗粒的平均半高全宽（FWHM）持续时间至少达到0.15毫秒。通过连接至可变压力模块的压力臂手动调节：根据第7.8.2步的设置说明，旋转压力臂至所需位置（压力“PRE”或真空“VAC”），直至其卡入到位，然后相应施加压力或真空。达到上述条件后，在“数据采集”选项卡中点击软件上的“开始”按钮启动运行。</li>
	<li>当检测到的颗粒数量至少达到500个（测量过程中可查看软件屏幕底部的“颗粒计数”）且运行时间超过30秒（参见屏幕底部附近的“运行时间”）时，在“数据采集”选项卡中点击“停止”以结束运行。</li>
	<li>每次使用新的纳米孔或每天开始分析前，均需按照步骤9.1–9.4所述完成一次校准运行，以对系统进行校准。</li>
</ol>
10. 运行样品
<ol>
	<li>以最高或第二高电压运行样品，使校准样品的基线电流尽可能接近（±10 nA）或完全相同。
	<ol>
		<li>当达到合适的基线电流后，将上部液池中的电解液替换为 40 µl 样品。引入样品后，信号轨迹上将出现阻断事件。点击“数据采集”选项卡中的“开始”以启动样品运行，记录至少 500 个粒子（查看信号轨迹下方的“粒子计数”），并确保运行时间不少于 30 秒（参见信号轨迹下方的“运行时间”）。</li>
		<li>测量完成后，点击“数据采集”选项卡中的“停止”，并保存数据文件。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>保存文件时，按以下格式输入文件信息：“研究”指文件将保存的文件夹，“纳米孔 ID”为所用纳米孔的序列号，“部件编号”为纳米孔类型（i.e., NP150/NP200），“样品 ID”为样品名称，“校准或样品”用于标明是校准还是样品测量，“稀释倍数”用于记录样品是否经过稀释（若样品稀释了 100 倍，则输入 100），“压力”为施加于样品的压力（单位：cm — 见第 7.8 节），“电解液 ID”为样品所用缓冲液的名称，“备注”为关于样品或运行的任何个人记录。</li>
	<li>每次样品运行之间，需用 PBST 缓冲液清洗系统：多次向上部液池中加入 40 µl PBST 缓冲液，并施加不同压力（通常为 -10、-5 cm（真空）以及 5 和 10 cm（正压）），直至信号中不再出现阻断事件，以确保系统中无残留粒子，从而避免样品间的交叉污染。每个样品需进行三次重复测量，每次重复之间以及不同样品之间均需完成上述清洗步骤。</li>
</ol>

<ol><li>Alexander, C. M., Maye, M. M., Dabrowiak, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA-capped+nanoparticles+designed+for+doxorubicin+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">DNA-capped nanoparticles designed for doxorubicin drug delivery.</a> Chem Commun. 47 (12), 3418-3420 (2011).</li>
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</ol>

E.L.C.J.B. 由 Izon Science Ltd. 提供支持。

Zeta电位的计算采用了一种基于校准的方法，该方法与Arjmandi et al.21 的研究相关。通过测量粒子在穿越纳米孔时的阻断持续时间随外加电压的变化，结合整个规则锥形孔道中的平均电场和粒子速度，来确定相关参数。电泳迁移率等于1/T（其中T为阻断持续时间）对电压的导数，再乘以传感区域长度l的平方。通过测量传感区域内多个参考点的平均速度，可最大限度地减少使用该方法计算Zeta电位时的误差。
孔径校准基于1/T与电压之间的线性关系， V在传感区域的每个参考点处，校准颗粒与样品颗粒的电动粒子速度， <img alt="静力平衡方程 ΣFx=0，受力平衡分析示意图。" src="/files/ftp_upload/54577/54577eq2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="公式 2"> 和 <img alt="物理方程中的速度不确定性，展示符号 \(v_x^i\)，示例计算。" src="/files/ftp_upload/54577/545...

功能化纳米颗粒在医学和环境领域作为生物传感器正变得越来越受欢迎。通过改变纳米颗粒的表面化学性质（例如使用DNA），在靶向药物递送系统1以及监测DNA-蛋白质相互作用2-4方面已显示出重要价值。在生物检测和治疗剂递送中，一种日益常用到的纳米颗粒特性是超顺磁性5。超顺磁性颗粒（SPPs）在从复杂混合物中识别和去除特定分析物方面极为有用，仅需使用一块磁铁即可实现。一旦被分离，结合了分析物的颗粒便可根据具体用途进行表征和分析。
以往用于检测和表征纳米颗粒的方法包括动态光散射（DLS），也称为光子相关光谱等光学技术。尽管DLS是一种高通量技术，但其局限性在于仅能提供基于平均值的测量结果；在分析多模态样品时，若未使用专业软件，较大颗粒会产生更强的主导信号，导致部分较小颗粒完全无法被检测到6,7。因此，逐颗粒表征技术在分析纳米颗粒及功能化纳米颗粒体系时更具优势。
基于电阻脉冲传感（RPS）的技术核心在于对样品施加电场，并监测颗粒通过合成或生物纳米孔时的传输机制。一种相对较新的基于RPS的纳米颗粒检测与表征技术是可调电阻脉冲传感（tunable resistive pulse sensing, TRPS）8-16。TRPS采用双电极系统，中间由一种弹性、可调孔径的膜隔开。可调孔径方法可通过分析物在孔道中传输的机制，实现对不同形状17和尺寸的分析物进行测量。此前，可调孔径技术已用于检测小颗粒（直径70–95 nm），其结果与其他技术（如透射电子显微镜，TEM）相当10。当施加电场时，可观察到离子电流；当颗粒或分子通过孔道时，会暂时阻塞孔道，引起电流下降，这一现象称为“阻塞事件”（'blockade event'）。每一次阻塞事件代表一个单独的颗粒，因此可基于阻塞幅度Δ<img alt="电化学池示意图，能斯特方程，氧化还原电位计算，静态平衡装置。" src="/files/ftp_upload/54577/54577eq1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="公式 1">、半高全宽（FWHM）以及其他阻塞特性，对样品中每一个颗粒进行单独表征。由于TRPS能够在单一样品中成功且有效地分辨多种粒径，因此在分析多模态样品时，逐个检测颗粒通过纳米孔的方式具有显著优势。可调电阻脉冲传感可在单次运行中同时完成粒径10、泽塔电位12,18和浓度15的测量，因而仍能通过表面电荷19区分粒径相近甚至相同的样品，这是优于其他粒径测量技术的一项优势。
Zeta电位定义为剪切面处的静电势20，可通过颗粒在穿过微孔时的运动速度计算得到19。对单个颗粒进行Zeta电位测量，有助于深入了解纳米颗粒体系在溶液中的穿膜机制与行为特征，这对于未来设计适用于多种应用的纳米颗粒检测方法具有重要价值。此类逐颗粒分析还能够揭示样品群体中Zeta电位值的分布范围与离散程度，从而获得有关反应动力学（例如单链DNA向双链DNA的转变）以及纳米颗粒在溶液中稳定性的更多信息。
本文介绍一种可检测并表征未经修饰及经DNA修饰的固体颗粒表面（SPP）的技术。此处描述的方案适用于多种无机和生物纳米颗粒，但由于DNA修饰表面具有广泛的应用，我们以之为例来演示该方法。该技术可根据纳米颗粒在孔道系统中穿行速度（从而反映其zeta电位），使用户能够区分纳米颗粒表面的单链与双链DNA靶标。

<table><tbody><tr><td>磷酸盐缓冲液（PBS）</td><td>Sigma Aldrich, UK</td><td>P4417</td><td>1片溶于200&amp;nbsp;ml去离子水中，配制成缓冲液。</td></tr><tr><td>Tween-20</td><td>Sigma Aldrich, UK</td><td>P1379</td><td>在PBS缓冲液中作为表面活性剂，终浓度为0.05%（v/v）</td></tr><tr><td>羧基化聚苯乙烯纳米颗粒</td><td>Bangs Laboratories, US</td><td>CPC200</td><td>标称直径为220&amp;nbsp;nm，原始浓度为1 × 10&lt;sup&gt;12&lt;/sup&gt; 粒子/mL，比表面电荷为86 &amp;micro;eq/g（相当于表面电荷密度为3.2 × 10&lt;sup&gt;19&lt;/sup&gt; C/nm&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;）。</td></tr><tr><td>链霉亲和素包被的纳米颗粒</td><td>Ademtech, France</td><td>3121</td><td>批次结合能力为4,352 pmol/mg（理论DNA结合能力为188 nM），原始浓度为1.1 × 10&lt;sup&gt;11&lt;/sup&gt; 粒子/mL。</td></tr><tr><td>生物素化寡核苷酸</td><td>Sigma Aldrich, UK</td><td>VC00001</td><td>供应商说明：反相1级纯化（0.05 Scale）；3'端修饰生物素；冻干粉末用去离子水重悬至100&amp;nbsp;&amp;micro;M，并按需稀释。序列：CP 5'ATGGTTAAACCTCACTAC GCGTGGC[Btn]3'</td></tr><tr><td>标准寡核苷酸</td><td>Sigma Aldrich, UK</td><td>VC00001</td><td>供应商说明：反相1级纯化（0.05 Scale）；冻干粉末用去离子水重悬至100 &amp;micro;M，并按需稀释。DNA靶标序列：完全互补序列 - 5'GCCACGCGTAGTGA GGTTTAACCAT3'，中间结合序列 - 5'GTAGTGAGGT3'，末端结合序列 - 5'GTTTAACCAT3'，部分互补悬垂序列 - 5'GTGAGGTTTAACCAT TTTTTTTTTTTTTTT3'。</td></tr><tr><td>Izon qNano</td><td>Izon Science, NZ</td><td></td><td>系统固有压力为47&amp;nbsp;Pa</td></tr><tr><td>Izon 可变压力模块（VPM）</td><td>Izon Science, NZ</td><td></td><td>每“cm”压力约等于100 Pa。</td></tr><tr><td>聚氨酯纳米孔膜</td><td>Izon Science, NZ</td><td>NP150</td><td>分析物尺寸范围为60–480 nm，在45 mm拉伸下计算孔径为799 nm。&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Magrack 6</td><td>GE Healthcare, UK</td><td>28-9489-64</td><td></td></tr><tr><td>超声水浴</td><td>Fisher Scientific, UK</td><td>10692353</td><td>80 瓦</td></tr><tr><td>涡旋振荡器</td><td>IKA, Germany</td><td>0003365000</td><td></td></tr><tr><td>旋转滚轴混合器&amp;nbsp;</td><td>Labnet International, US</td><td>H5500-230 V</td><td></td></tr></tbody></table>

通过可调纳米孔中纳米颗粒跨膜迁移速度测定zeta电位：以dna修饰颗粒为例

Determination of Zeta Potential via Nanoparticle Translocation Velocities through a Tunable Nanopore: Using DNA-modified Particles as an Example

纳米孔技术，统称为电阻脉冲传感器（RPS），被用于检测、定量和表征蛋白质、分子和纳米颗粒。可调电阻脉冲传感（TRPS）是RPS的一种较新改进技术，其整合了可实时调节的纳米孔。本文中，我们利用TRPS监测DNA修饰的纳米颗粒穿越可调纳米孔膜时的易位时间，研究其随DNA浓度和结构变化的情况即单链DNA到双链DNA
TRPS 基于两个 Ag/AgCl 电极，这两个电极被一种弹性孔膜隔开，在施加电场后可形成稳定的离子电流。与各种基于光学的颗粒表征技术不同，TRPS 能够在样品群体中对单个颗粒进行表征，从而可轻松分析多模态样品。在此，我们通过已知标准颗粒的穿孔速度来演示zeta电位的测量，并将这些标准应用于待测样品颗粒的穿孔时间，从而实现对这些分析物zeta电位的测定。
除了获取平均zeta电位值外，还通过逐颗粒分析的方法对所有样品进行测量，例如通过样品群体分布提供更详细的样品信息。该方法在医学和环境领域的传感应用中展现出潜在价值。

<img alt="磁分离过程、TRPS 测量、阻断事件示意图、颗粒分析装置。" src="/files/ftp_upload/54577/54577fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Figure 1"> 
图 1. 磁性纯化过程与 TRPS 测量的示意图。A) 磁性纯化样品的示例，起始样品中含有过量未结合的捕获探针 DNA。B) TRPS 测量示例：i) 颗粒通过纳米孔；ii) 颗粒暂时阻塞孔道中的离子，引起电流瞬时下降而产生的阻断事件；由此获取的信息用于计算颗粒的穿孔速度。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54577/54577fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
在进行TRPS分析之前，去除样品中未结合到颗粒表...

本文采用一种聚氨酯可调纳米孔，结合电阻脉冲传感技术，通过测量纳米颗粒的穿孔速度来表征其表面化学性质，该速度可用于确定单个纳米颗粒的Zeta电位。

通过可调纳米孔中纳米颗粒跨膜迁移速度测定Zeta电位：以DNA修饰颗粒为例

纳米孔技术，统称为电阻脉冲传感器（RPS），正被用于检测、定量和表征蛋白质、分子以及……

本实验的总体目标是利用可调电阻脉冲传感技术（TRPS）表征纳米颗粒的表面化学性质，并测定材料的泽塔电位。本研究通过表征经DNA修饰的纳米颗粒来展示该方法的应用。该方法有助于解答纳米材料表征及生物分析方法开发中的关键问题。该技术的主要优势在于可实现逐个颗粒的分析。每个DNA颗粒信号均可转化为相应的Zeta电位测量值，从而提供被分析样品的完整信息。最早的方法可为材料的表征提供一定见解。该方法还可应用于其他领域，例如用于检测细胞、病毒、DNA和蛋白质的生物测定方法的开发。通常，初次接触该方法的研究人员会遇到困难，因为该方法并非简单地将样品注入后等待结果即可，而是需要科学家进行一定的干预和操作。开始此实验步骤时，先将链霉亲和素包被的微粒涡旋振荡30秒，随后在80瓦功率下超声处理2分钟，以确保微粒的单分散性。用PBST缓冲液将链霉亲和素包被的微粒按1:100比例稀释，使最终浓度达到每毫升1×10⁹个微粒。然后将微粒再次涡旋振荡30秒。根据结合能力，在适当的DNA浓度下，每毫克颗粒可结合4,352皮摩尔，对应的DNA终浓度分别为10、20、30、40、47、95、140和210纳摩尔。将样品涡旋振荡10秒后，置于室温下的旋转摇床上30分钟，使DNA通过链霉亲和素-生物素相互作用结合到颗粒表面。在捕获DNA加入并与颗粒孵育后，将样品置于磁力架上30分钟，通过磁分离去除未结合的DNA及溶液。随后，移除上清液，注意不要扰动靠近磁铁新形成的颗粒聚集体。然后用相同体积的新鲜 PBST 缓冲液替换上清液。现在向每个样品中加入所需量的目标 DNA，以确保达到尽可能最大的目标结合量。将样品涡旋振荡10秒，然后在室温下置于旋转轮上30分钟。杂交完成后，通过将样品放置在磁力架上30分钟进行磁分离，以去除过量的目标DNA。接下来，移除上清液，注意不要扰动靠近磁铁新形成的颗粒聚集体。然后用相同体积的新鲜PBST缓冲液替换上清液。在对重复样品重复上述步骤后，将样品置于室温下的旋转轮上孵育16小时，以考察DNA杂交时间。此时，将 TRPS 仪器连接至已安装软件的计算机系统。使用卡尺测量两个平行钳口外侧之间的距离。在仪器设置选项卡的拉伸字段中输入该距离，然后点击该选项卡下方的校准拉伸按钮。随后，将适当尺寸的聚氨酯纳米孔膜横向安装至夹具上，确保纳米孔的ID编号朝上。然后通过仪器侧面的拉伸调节手柄，将夹具拉伸至分析所需的程度。在纳米孔下方的下部液池中加入80微升PBST缓冲液，确保无气泡存在，以免影响测量结果。现在将上部流体池安装到位，并加入40 µL缓冲液，确保无气泡存在。然后将法拉第笼罩在系统上，并按照文本方案施加外部压力。将40 µL的校准颗粒加入上部流体池后，在三个不同的施加电压下完成一次TRPS测量。通过点击软件中仪器设置选项卡内电压标度上的加号和减号按钮来调节电压。检查三种电压下是否产生相应的背景电流，并确保在中等电压下，校准颗粒产生的平均阻断幅度至少为 0.3 纳安。当达到文本方案中所述条件后，在数据采集选项卡的软件中点击“开始”以启动运行。完成测量时，在数据采集选项卡中点击“停止”，并保存数据文件。通过将上部流体池中的校准颗粒多次更换为40 µL PBST缓冲液，清洗系统。施加不同压力，直至不再出现阻断事件，以确保无残留颗粒和交叉污染。达到适当的基线电流后，将上部流体池中的电解液更换为40微升样品。在数据采集选项卡中点击“开始”，启动样品运行。至少记录 500 个颗粒，并确保运行时间不少于 30 秒。要完成测量，请在数据采集选项卡中点击“停止”，并保存数据文件。此处展示了未进行修饰的链霉亲和素包被颗粒，以及表面饱和结合单链 DNA 的链霉亲和素包被颗粒的粒径和泽塔电位分析示例。尽管两种样品的粒径相似，但当DNA被功能化至颗粒表面时，其ζ电位显著不同且明显更大。此处展示了与链霉亲和素包被颗粒杂交的最低和最高浓度DNA样品的粒径和ζ电位数据。与较高浓度DNA杂交的颗粒记录到更大的ζ电位值。此处展示了仅含捕获探针DNA、完全互补DNA靶标、中间结合DNA靶标、末端结合DNA靶标以及突出端DNA靶标的zeta电位变化。一旦掌握，若操作得当，该技术可在20分钟内完成。在进行该实验时，重要的是每次校准和样品检测之间必须彻底清洗纳米电极，以确保样品间无交叉污染，并防止纳米电极发生堵塞。该技术问世后，为生物传感领域的研究人员探索多重检测中的蛋白质-蛋白质及蛋白质-DNA相互作用开辟了道路。观看本视频后，您应能够充分理解如何利用TRPS测定泽塔电位，以及如何制备用于生物检测的DNA修饰颗粒。

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科研

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Bioengineering

生物工程

通过通过纳米孔可调纳米易位流速Zeta电位测定：利用DNA修饰颗粒为例

本文描述了一种利用固态纳米孔监测蛋白质在无机表面上非特异性吸附的方法。该方法基于电阻脉冲原理，可实现对吸附过程的实时、单分子水平检测。由于单个蛋白质吸附过程远未达到平衡状态，我们建议采用合成纳米孔的并行阵列，从而能够定量测定蛋白质吸附的表观一级反应速率常数以及朗缪尔吸附常数。...

利用固态纳米孔监测蛋白质吸附

本文描述了一种用于评估聚合物基因递送纳米颗粒的纳米颗粒追踪分析（NTA）和高通量流式细胞术的实验方案。NTA...

通过纳米颗粒追踪分析与高通量流式细胞术评估聚合物基因递送纳米颗粒

本文介绍了一种在溶液中制备固态纳米孔以用于生物分子穿膜实验的方法。通过施加短时的高强度电场脉冲，可原位精确调控纳米孔直径，实现亚纳米级精度的扩孔，并显著改善其电学噪声特性。该操作利用标准实验室设备，在实验条件下原位完成。...

优化固态纳米孔的尺寸并最小化其噪声

本方案介绍了利用跨孔无溶剂脂双层在单个转运蛋白水平上分析膜蛋白介导的转运过程。该方法通过制备大量生产的纳米孔阵列芯片，结合高通量数据采集与分析，有望实现膜蛋白效应物筛选的未来应用。...

基于高通量纳米孔芯片系统在单蛋白分辨率下分析膜转运过程

我们提出一种简单的二氧化硅胶体纳米粒子自组装技术，用于在聚二甲基硅氧烷（PDMS）中的两个微通道之间构建纳米流体结。利用该技术，可在微通道内构建孔径低至约45...

通过胶体颗粒自组装工艺在PDMS微流控芯片中制备亚50 nm纳米流体结

半柔性聚合物展现出独特的力学特性，这些特性在生命系统中被广泛应用。然而，由于聚合物刚性等性质难以测量，目前对生物聚合物的系统性研究仍然有限。本文描述了如何利用可编程的DNA纳米管克服这一限制，从而实现对丝状结构刚性影响的实验研究。...

DNA纳米管作为研究半柔性聚合物的多功能工具

本方案描述了磁性颗粒的合成及其通过动态光散射和电泳光散射评估其DNA结合特性的方法。该方法重点监测颗粒尺寸、多分散性以及颗粒表面的泽塔电位的变化，这些参数在DNA等物质的结合过程中起着关键作用。...

通过动态光散射和电泳光散射分析DNA-磁性颗粒结合

本文介绍了一种利用基于生物纳米孔的电子平台在单分子水平检测离散金属氧簇——多金属氧酸盐（POMs）的实验方案。该方法为研究这些分子的传统分析化学工具提供了一种互补手段。...

单个金属纳米颗粒的高分辨率物理表征

本文介绍了一种封闭式无线纳米孔电极的制备方案，以及随后对单个纳米颗粒碰撞进行的电化学测量。...

一种用于分析单个纳米颗粒的封闭式无线纳米孔电极

本文介绍了一种高速磁镊装置，可在最高达 1.2 kHz 的采样速率下对受力敏感的生物分子进行纳米力学测量。我们以 DNA 发夹结构和 SNARE...

高速磁镊技术用于力敏感元件的纳米力学测量

等离激元纳米镊子利用金纳米结构中的局域表面等离激元共振，在纳米尺度的光场中捕获单个纳米颗粒，包括蛋白质。散射信号的变化可揭示蛋白质的存在及其构象动态，从而实现无需荧光标记或表面固定的实时监测。...

利用等离激元纳米镊子监测单个未修饰蛋白质的构象动力学

学习使用可调电阻脉冲传感技术表征纳米颗粒表面化学特性并测定DNA修饰颗粒的Zeta电位。该方法支持逐颗粒分析，为纳米材料表征和生物检测开发提供重要数据。

通过可调纳米孔中纳米颗粒跨膜迁移速度测定Zeta电位：以DNA修饰颗粒为例

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