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基于片层光照明的新型单分子横向磁镊

马建兵 翟永亮 农大官 李菁华 付航 张兴华 李明 陆颖 徐春华

基于片层光照明的新型单分子横向磁镊

马建兵, 翟永亮, 农大官, 李菁华, 付航, 张兴华, 李明, 陆颖, 徐春华
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  • 磁镊是一种高精度的单分子技术,它用磁场对连有生物大分子的超顺磁球产生磁力,通过追踪磁球的位置来测量生物大分子的长度信息.磁镊包括横向磁镊和纵向磁镊.纵向磁镊空间精度高,但昂贵;横向磁镊简单便宜,但由于受其成像原理的限制,一般情况下只能连接较长的DNA等生物大分子,且其空间精度较差,进而限制了其应用范围.为了解决这个问题,本文改进了横向磁镊,用片层光照明的方法使光线主要被磁球散射,从而能够直接观察到吸附在样品槽侧壁上的磁球,这使得测量短连接的底物成为可能.对于实际应用的检测,首先测试了包含270 bp发卡结构的0.5 μm双链DNA,用其中发卡结构的“折叠-去折叠”跳变过程证明了改进后的横向磁镊的确可以追踪短DNA等生物大分子.然后,进一步用16 μm的λ-DNA检验了实验系统.最后,将新型横向磁镊与普通横向磁镊及纵向磁镊在小力和大力条件下拉伸不同长度DNA的噪声进行了比较,发现改进后的横向磁镊在空间精度上明显优于普通横向磁镊,与纵向磁镊相比也无明显差异.以上结果证明了改进后的横向磁镊的精度优势,并扩展了横向磁镊的应用范围.
      通信作者: 徐春华, xch@iphy.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11574381,11574382)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-14
  • 修回日期:  2018-04-08
  • 刊出日期:  2018-07-20

基于片层光照明的新型单分子横向磁镊

  • 1. 中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家研究中心, 软物质物理重点实验室, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049;
  • 3. 武汉大学生命科学学院高等研究院, 武汉 430072
  • 通信作者: 徐春华, xch@iphy.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11574381,11574382)资助的课题.

摘要: 磁镊是一种高精度的单分子技术,它用磁场对连有生物大分子的超顺磁球产生磁力,通过追踪磁球的位置来测量生物大分子的长度信息.磁镊包括横向磁镊和纵向磁镊.纵向磁镊空间精度高,但昂贵;横向磁镊简单便宜,但由于受其成像原理的限制,一般情况下只能连接较长的DNA等生物大分子,且其空间精度较差,进而限制了其应用范围.为了解决这个问题,本文改进了横向磁镊,用片层光照明的方法使光线主要被磁球散射,从而能够直接观察到吸附在样品槽侧壁上的磁球,这使得测量短连接的底物成为可能.对于实际应用的检测,首先测试了包含270 bp发卡结构的0.5 μm双链DNA,用其中发卡结构的“折叠-去折叠”跳变过程证明了改进后的横向磁镊的确可以追踪短DNA等生物大分子.然后,进一步用16 μm的λ-DNA检验了实验系统.最后,将新型横向磁镊与普通横向磁镊及纵向磁镊在小力和大力条件下拉伸不同长度DNA的噪声进行了比较,发现改进后的横向磁镊在空间精度上明显优于普通横向磁镊,与纵向磁镊相比也无明显差异.以上结果证明了改进后的横向磁镊的精度优势,并扩展了横向磁镊的应用范围.

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参考文献 (34)

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