基于固态纳米孔的单分子测序概况极大彭胀纳米孔本事在DNA、卵白质和糖边界的应用后劲。诚然制备超薄二维（2D）材料的固态纳米孔在测序方面具有分辨率高的潜在上风，然则于今未能齐备单分子DNA测序，最大的贫困在于传统的固态纳米孔经常使用电子束或离子束制备，导致纳米孔结构不行达到高度均一，因此叠加性差。二维共价有机框架材料（2D COF）是一类共价键运动的晶态团聚物，具有原子级可控的纳米孔阵列结构探花 白虎，为固态纳米孔齐备DNA测序创造了要求。

近日，化学化工学院王康课题组、袭锴课题组与人命科学学院吉丽娜课题组衔尾竖立了一种以石英纳米管为相沿的COF纳米孔器件（COF孔径约为1.1 nm），用于单分子DNA传感。此COF纳米孔不仅能齐备四种核苷酸（dNMP）的顽劣分辨，而且对150个核苷酸DNA模子分子（dA50dC50dA50和 dC50dA50dC50）的部分电流防止线路出赫然的DNA序列特异性迤逦电流防止方式，这为固态纳米孔齐备单分子DNA测序迈出了遑急一步。

最初，以石英纳米管行为基底，将超声剥离的2D COF 纳米片通过电泳分袂遮掩在小口径（7±3 nm）和大口径（20±5 nm）的石英纳米管顶端，黄色获取基底口径大小不同的两种COF纳米孔器件（图1）。记载的I-t弧线中，单次电流降标明仅有一派COF纳米片遮掩在石英纳米管顶端。同期，I-V弧线标明小口径石英管作基底的COF纳米孔的电流永久小于大口径石英管作基底的COF纳米孔，发挥基底口径的减小不错缩短配景电流，这成心于后续的单分子检测。

图1. COF纳米孔器件的制备与表征

愚弄基底口径大小不同的COF纳米孔器件分袂对dAMP和dCMP进行单分子分析（图2），发现唯有小口径石英纳米管行为基底时可齐备dAMP和dCMP的顽劣分辨，标明减小行为基底的石英纳米管的口径能赫然普及COF纳米孔的检测聪慧度。同期，使用其它的小口径石英纳米管行为基底的COF纳米孔器件也能齐备四种核苷酸的分辨。

图2. COF纳米孔分辨dAMP和dCMP

随后，愚弄小口径的石英纳米管作基底制备的COF纳米孔对两类具有特异性序列的DNA模子分子（dA50dC50dA50和 dC50dA50dC50）进行单分子分析（图3），部分电流防止线路出赫然的DNA序列特异性的迤逦电流防止方式，展示了2D 框架材料纳米孔用于单分子DNA测序的后劲。

图3. COF纳米孔识别序列特异性DNA

为了探究单分子DNA的易位行为，作家精采沟通和分析了dA50dC50dA50和 dC50dA50dC50穿过COF纳米孔的电流防止信号，其方式可分为TypeⅠ、TypeⅡ和TypeⅢ三类，主要取决于DNA穿过纳米孔时与石英纳米管壁的相对位置（图4）。在本质要求下，石英纳米管带负电，阳离子是主要载流子，双电层（EDL）内的K+浓度远高于沿中轴线的K+浓度。因此，当DNA穿过EDL层内的COF纳米孔时，由于静电摒除会产生较大的电流降和较为赫然的迤逦电流防止方式。同期，有限元模拟截止也阐明了具有赫然迤逦电流防止方式的出现很猛进度上取决于DNA链的输送位置。

图4. 探究单分子DNA的易位行为

本责任发挥了二维多孔框架材料纳米孔在单分子测序边界的应用远景，为固态纳米孔齐备DNA测序提供了一定的参考和鉴戒。

这一截止发表在ACS Nano（2024，doi: org/10.1021/acsnano.4c09848）上，南京大学化学化工学院王康教悔，袭锴教悔以及人命科学学院吉丽娜副教悔为该论文的共同通信，博士沟通生郭林茹为该论文第一作家。本责任获取了国度当然科学基金22327802、22174060和人命分析化学国度要点本质室5431ZZXM1907的鼎力支执！