通过动态调节孔径控制分子在纳米孔中的传输

分子通过纳米孔的传输过程决定了从易位信号中能够获取的信息，但在传统固态纳米孔中，这一过程仍难以控制。快速易位会降低信息含量，而固定的纳米孔几何结构则限制了信号的维度。在此，我们通过开发移液管–弹性体界面纳米孔（pipette-elastomer interfacial nanopore，PEIN），实现了对分子传输过程的控制，从而克服上述局限。PEIN的形成方式是将玻璃纳米移液管压入软弹性体中，使其孔口逐步收缩，从而能够连续调控孔口尺寸，同时保留玻璃纳米移液管传感的简便性和优良噪声特性。借助孔口尺寸的动态控制，DNA的运动速度可在超过两倍的范围内调节，其驻留时间比玻璃纳米移液管中观察到的时间长两个数量级。DNA折纸标尺进一步揭示，聚合物在易位过程中其运动速度逐步降低，这表明仅凭流体动力学阻力不足以描述作用于DNA聚合物上的力。最后，通过使用单链和双链DNA以及金纳米颗粒作为分子标准，我们证明了具有亚纳米级调控精度的可逆、尺寸选择性分子门控。这些结果确立了PEIN作为一种易于实施的平台，可用于控制分子传输，并探究生物聚合物构象、纳米尺度限域与易位动力学之间的关系。

分子通过纳米孔的传输决定了从易位信号中能够获取的信息，但在传统固态纳米孔中，这一过程仍难以控制。快速易位会降低信息含量，而固定的纳米孔几何结构则限制了信号的维度。在此，我们通过开发移液管–弹性体界面纳米孔（pipette-elastomer interfacial nanopore，PEIN），实现了对分子传输的控制，从而克服了上述局限。PEIN通过将玻璃纳米移液管压入软弹性体中形成，使其孔口逐渐收缩，并能够连续调控孔径，同时保留玻璃纳米移液管传感装置的简便性和良好噪声特性。利用孔径的动态调控，DNA的迁移速度可在超过两倍的范围内进行控制，其停留时间比玻璃纳米移液管中观察到的停留时间长两个数量级。DNA折纸标尺进一步揭示，在易位过程中聚合物的速度逐渐降低，表明仅凭流体动力学阻力不足以描述作用于DNA聚合物上的力。最后，通过使用单链和双链DNA以及金纳米颗粒作为分子标准，我们证明了具有亚纳米级调控精度的可逆、尺寸选择性分子门控。这些结果确立了PEIN作为一种易于实现的平台，可用于控制分子传输，并探究生物聚合物构象、纳米尺度限域与易位动力学之间的关系。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.01.748496v1?rss=1

🏷️ 纳米孔技术 DNA易位 动态孔径调控 分子门控 纳米限域