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带电聚合物分子穿越微纳米通道在生物系统中无处不在,近些年来,随着对生物大分子穿越微纳米通道的理论和实验的深入研究,研究者提出的一种基于微纳米通道的DNA线性测序策略可能会成为解决目前基因测序难题的有效手段。数十年来,尽管国内外学者在与微纳米通道相关的研究领域取得了非常好的研究成果,但如何保证单链DNA分子线性稳定低速穿越微纳米通道一直是悬而未决的技术难点,而这点成为能否实现微纳米通道DNA测序策略的关键。
本文利用电磁场理论、水电动力学模型结合MATLAB的PDE工具箱,系统研究了带电聚合物分子穿越内嵌表面电荷的微纳米矩形通道动力学过程,具体研究内容包括以下两个部分:
(1)多条件因素下微纳矩形槽空间电势分布;
(2)多条件因素下带电聚合物分子穿越微纳矩形槽的时空过程。
研究结果表明通道表面电荷密度、电解质溶度以及矩形微通道高宽比可成为带电聚合物穿越内嵌电荷的矩形微纳米通道速度调控的有效手段,并为基于纳米通道DNA测序策略的研究提供一定的理论依据。