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基于玻璃毛细管制备用于生物检测的纳米孔(英文)

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纳米技术与精密工程 2013年第1期11卷 9-13页

作者：张磊沙菁 刘磊陈云飞东南大学机械工程学院南京210096 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京210096

利用玻璃毛细管,发明了一种新型用于生物检测纳米孔的制备方法.实验表明,在玻璃毛细管内壁包埋石蜡层,通过加热玻璃微管的局部,可以拉制形成直径约50 nm的纳米孔.研究表明,制备玻璃纳米孔的关键步骤是控制吸附在内壁上的石蜡层的厚度,... 详细信息

利用玻璃毛细管,发明了一种新型用于生物检测纳米孔的制备方法.实验表明,在玻璃毛细管内壁包埋石蜡层,通过加热玻璃微管的局部,可以拉制形成直径约50 nm的纳米孔.研究表明,制备玻璃纳米孔的关键步骤是控制吸附在内壁上的石蜡层的厚度,这直接影响纳米孔的直径.利用制备的纳米孔,我们已经成功地在实验中检测出生物分子,表明此种方法制作的玻璃纳米孔可以进行生物检测.通过这种方法可快速廉价地制作玻璃纳米孔,提供了一种替代硅技术制作纳米孔的技术.

关键词：纳米孔玻璃毛细管生物检测离子电流

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LiCl溶液中基于固态纳米孔的DNA检测

东南大学学报（自然科学版） 2016年第5期46卷 982-986页

作者：沙菁 石鸿佼徐冰东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 东南大学机械工程学院南京211189

采用阳离子体积较小的LiCl溶液作为缓冲液,研究DNA在不同浓度下通过固态纳米孔时的行为特征,以探究DNA的过孔机理.实验结果表明,当LiCl溶液浓度从0.1 mol/L变化到1.0 mol/L时,由DNA过孔所引起的相对阻塞离子电流信号比值从0.014 42降低... 详细信息

采用阳离子体积较小的LiCl溶液作为缓冲液,研究DNA在不同浓度下通过固态纳米孔时的行为特征,以探究DNA的过孔机理.实验结果表明,当LiCl溶液浓度从0.1 mol/L变化到1.0 mol/L时,由DNA过孔所引起的相对阻塞离子电流信号比值从0.014 42降低至0.002 79,而DNA完全通过纳米孔所需时间从0.30 ms增加至1.87 ms.对比1 mol/L KCl,Na Cl,LiCl三种溶液中DNA的过孔结果发现,在LiCl溶液中DNA的过孔时间分别为KCl,Na Cl溶液中的6.2和5.3倍,说明LiCl溶液能够有效降低DNA的过孔速度.此外,实验发现LiCl溶液中DNA主要以线性非折叠和折叠2种形态过孔.因此,增加LiCl溶液浓度可延长DNA的过孔时间,但会使相对阻塞离子电流信号幅值降低.

关键词：纳米孔 LiCl溶液 DNA 阻塞离子电流过孔时间

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基于微立体光刻技术的组织支架的制备

华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第S1期35卷 61-63页

作者：沙菁契侯丽雅章维一南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

介绍了基于微立体光刻技术制造的三维支架初步模型.由微立体光刻设备制备出了μm级的圆柱阵列式支架和三角孔式支架,整体结构很微小,结构上端为原生代细胞附着区域,下端是细胞培养液的贮液池.支架结构精度较高,可以达到传统快速成型技... 详细信息

介绍了基于微立体光刻技术制造的三维支架初步模型.由微立体光刻设备制备出了μm级的圆柱阵列式支架和三角孔式支架,整体结构很微小,结构上端为原生代细胞附着区域,下端是细胞培养液的贮液池.支架结构精度较高,可以达到传统快速成型技术不能具备的等级,其微孔之间的孔隙结构达到200μm左右,同时,微孔的数量、大小、分布及形状可人工影响或控制.

关键词：光造型微结构细胞支架生物制造组织工程

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固态纳米孔对蛋白质易位的实验研究

化学学报 2017年第11期75卷 1121-1125页

作者：沙菁 徐冰陈云飞杨颜菁东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 东南大学机械工程学院南京211189 南京医科大学口腔疾病研究江苏省重点实验室南京210029 南京医科大学附属口腔医院口腔预防科南京210029

蛋白质因其多样性和功能性,是生物体内一类非常重要的分子.通常蛋白质的表征需要借助荧光或者酶的标记.而纳米孔技术,得益于免标记、单分子检测等优势,为蛋白质的表征提供了新方向.我们使用固态纳米孔完成了单个蛋白质分子及蛋白质-蛋... 详细信息

蛋白质因其多样性和功能性,是生物体内一类非常重要的分子.通常蛋白质的表征需要借助荧光或者酶的标记.而纳米孔技术,得益于免标记、单分子检测等优势,为蛋白质的表征提供了新方向.我们使用固态纳米孔完成了单个蛋白质分子及蛋白质-蛋白质结合物的检测.可以发现,外部电压和电解质溶液的酸碱度会直接影响蛋白质分子表面带电量,从而加快或延迟其在孔内的易位时间.抗原、抗体本质上都是蛋白质,两者之间具有高度特异性.通过比较抗体溶液在添加特异性抗原前后的易位事件,实现了单个蛋白质分子和蛋白质-蛋白质结合物的区分.未来,纳米孔技术有望应用于多蛋白质分子的辨识、蛋白质分子相互作用机制等方面的研究.

关键词：牛血清蛋白(BSA) 抗原抗体固态纳米孔单分子检测

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数字化无阀微泵内微流体泵送运动的理论解析

中国机械工程 2007年第20期18卷 2472-2476页

作者：沙菁 侯丽雅章维一东南大学南京210096 南京理工大学南京210094

对研制出的新型基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵的泵送实验现象进行理论分析研究。提出数字化无阀微泵内的微流体概念,该微流体受外加周期性扰动,其边界流和中间流间产生速度差异,由于粘性力、惯性力交替作用,使微流体运动,中间... 详细信息

对研制出的新型基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵的泵送实验现象进行理论分析研究。提出数字化无阀微泵内的微流体概念,该微流体受外加周期性扰动,其边界流和中间流间产生速度差异,由于粘性力、惯性力交替作用,使微流体运动,中间流克服表面张力的作用得以喷射出去,实现数字化无阀微泵泵送。推导了中间流的运动公式,分析认为中间流与边界流存在着滞后效应,调整扰动周期长短,可实现离散流、连续流。

关键词：数字化无阀微泵数字化微流体技术边界流中间流粘性力

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固定化香菇菌柄对铅和镉的吸附与解吸研究

固定化香菇菌柄对铅和镉的吸附与解吸研究

作者：沙菁洲四川农业大学

学位级别：硕士

近年来,随着全球工业的快速发展,废水的大量排放,重金属对环境的污染日益严重,如何有效地治理重金属污染已经成为人类共同关注的问题。本研究以探求高效、经济的重金属废水处理技术为导向,以废生物体的资源化利用为目标,开展了提高固定... 详细信息

近年来,随着全球工业的快速发展,废水的大量排放,重金属对环境的污染日益严重,如何有效地治理重金属污染已经成为人类共同关注的问题。本研究以探求高效、经济的重金属废水处理技术为导向,以废生物体的资源化利用为目标,开展了提高固定香菇菌柄吸附水溶液中Cd2+合Pb2+能力的途径研究,重点探讨了用固定香菇菌柄为吸附剂的固定床反应器吸附去除废水中重金属的技术可行性,并研究了固定香菇菌柄吸附-解吸附Cd2+和Pb2+的条件,探寻高效的解吸剂,以期实现贵重金属的回收。主要研究结果如下。 1获得了固定床吸附柱吸附Cd2+和Pb2+的理想影响因子条件（1）吸附剂投加量的影响在吸附剂投加量为30,40和50g时,吸附柱固定香菇菌柄对Pb2+的穿透时间分别为211,335和460min,对Cd2+的穿透时间分别为44,87和235min;对Pb2+的吸附量分别为1.742,2.058和2.299mg/g, Cd2+的吸附量分别为1.118、1.527和2.088mg/。吸附柱固定香菇菌柄对Cd2+和Pb2+的穿透时间和吸附量均随着吸附剂投加量的增大而增加。（2）流速的影响在低流速时（8和10mL/min）,吸附柱固定香菇菌柄对Cd2+和Pb2+均有良好的吸附效果,Cd2+的穿透时间分别为150和118min,吸附量为1.579和1.527mg/g, Pb2+的穿透时间为450和335min,吸附量为2.511和2.058mg/。此后随着流速的升高,吸附柱固定香菇菌柄的吸附效率也大幅降低,流速从81mL/min增大到16mL/min,吸附柱对Pb2+的吸附量从2.511mg/下降到0.978mg/,对Cd2+的吸附量从1.579mg/下降到0.579mg/。（3）初始金属离子浓度的影响当Cd2+初始浓度由20提升至40mg/时,吸附柱固定香菇菌柄的穿透时间缩短了将近7倍,而初始浓度为60mg/时在刚出水就形成了穿透,无法满足国标Cd2+排放浓度的要求。吸附柱固定香菇菌柄对Pb2+的吸附效果比Cd2+的好,但在处理初始浓度为80-100mg/的重金属污染废水时,仍不能很好地满足国标中Pb2+排放浓度的要求。（4）竞争性吸附溶液中Pb2+的存在抑制了吸附剂对Cd2+的吸附,当Pb2+浓度为20mg/时,Cd2+的吸附量仅为单独存在时的12.8%;低浓度（1-10mg/L） Cd2+的存在促进了Pb2+的吸收,但高浓度的Cd2+对Pb2+的吸附有抑制作用。（5） Thomas模型应用 Thomas模型能很好地描述吸附柱固定香菇菌柄吸附Cd2+和Pb2+的动态吸附动力学过程,相关系数R2为0.8802-0.9807。（6） BDST模型应用 BDST模型能较好地描述床高对吸附Cd2+和Pb2+的影响,模型对Cd2+和Pb2+穿透点实验数据拟合的直线相关系数R2分别为0.9016和0.9998,对平衡点实验数据拟合的直线相关系数R2分别为0.9966和0.9977。 2获得了解吸Cd2+和Pb2+的理想因子条件（1）HCl是解吸固定香菇菌柄中Cd和Pb的最佳解吸剂用H2SO4, HNO3, HCl, Na2CO3, NaHCO3, NH4Cl这几种常见的解吸剂对吸附在固定香菇菌柄上的Cd2+和Pb2+进行解吸,发现HCl对吸附在固定香菇菌柄小球上的重金属Cd2+和Pb2+具有良好的解吸效果,同时对固定香菇菌柄本身的破坏作用很小,适合用于解吸吸附在固定香菇菌柄上的Cd2+和Pb2+ （2）解吸时间的影响在使用HCl溶液对吸附在固定香菇菌柄上的重金属Pb2+和Cd2+进行解吸时,解吸平衡时间分别为90min和60min,用模拟二级动力学方程能够很好地描述HCl溶液对固定香菇菌柄上Pb2+和Cd2+的解吸动力学过程,相关系数R2分别为0.9969和0.9989。（3）解吸剂浓度的影响 Cd2+和Pb2+的解吸率均随着HCl浓度的增大而增加,在HCl浓度从0.01增大至0.05mol/L时,Cd2+的解吸率从22.25%提高到77.84%,在HCl浓度0.1mol/L时解吸率达到最大,为80.17%;而Pb2+则是在HCl浓度从0.01增大至0.03mol/时,迅速从35.03%增大到59.24%,此后增加趋势放缓,HCl浓度1.0mol/时达到最大,解吸率为99.01%。（4）解吸对固定香菇菌柄吸附能力的影响随着再生次数的增多,固定香菇菌柄对Pb2+和Cd2+的吸附效率也有所下降,三次解吸循环后,Cd2+和Pb2+的吸附率分别降低了11.20%和13.27%,但仍可以分别达到69.07%和85.24%,说明

关键词：固定香菇菌柄固定床吸附柱解吸 Thomas BDST

Effect of salt gradients on DNA translocation through solid-state nanopores

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Journal of Southeast University(English Edition) 2016年第3期32卷 307-311页

作者：余静文司伟沙菁陈云飞东南大学机械工程学院南京211189 江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

Aiming at the issues of controlling the translocation speed of DNA through a solid-state nanopore and enlarging the signal-to-noise ratio of ionic current modulation, which are challenges for the application of nanopore technology in DNA detection, salt concentration gradients are applied across the nanopore to investigate their influence on the DNA translocation time and signal-to-noise ratio. Experimental data demonstrates that, in symmetric concentration conditions, both the current blockade and dwell time for A-DNA translocation through a solid-state nanopore increase along with potassium chloride concentration. When the concentration in the trans chamber is decreased from 1 to 0.1 mol/L, keeping the concentration of the cis chamber at 1 mol/L, the normalized current blockade is found to be increased by one order. The increased dwell time and enhanced signal-to-noise ratio are achieved with salt gradients across the nanopore, which can improve the sensitivity when detecting DNA samples.

关键词： solid-state nanopore salt gradients A-DNA signal-to-noise ratio current blockade dwell time

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数字化无阀微泵的泵送性能实验研究

中国机械工程 2006年第14期17卷 1439-1442页

作者：沙菁 侯丽雅章维一朱丽南京理工大学南京210094

研制出一种新型的基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵,并对无阀微泵的泵送性能进行实验研究。该微泵泵送出的液体量微小、可控,可达纳升级。针对不同粘度液体,改进驱控参数,实现了连续流、离散流的泵送。实验验证了设计原理的正确性。

关键词：微泵数字化微流体技术微尺度流动粘性力驱动力

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受限纳尺度下蛋白质输运的主动操纵技术

化学学报 2023年第7期81卷 857-868页

作者：马超凡徐伟刘巍徐昌晖沙菁㛃东南大学机械工程学院南京211189 东南大学、江苏省微纳生物医学仪器设计与制造重点实验室南京211189

蛋白质是人体细胞、组织的重要组成部分,与众多代谢活动密切相关,它们的一些微小改变就可能引发人体的重大疾病.因此,蛋白质检测是生物化学领域的重要课题.纳米孔技术能够在单分子水平甚至单氨基酸水平上实时检测蛋白质,有望成为最低成... 详细信息

蛋白质是人体细胞、组织的重要组成部分,与众多代谢活动密切相关,它们的一些微小改变就可能引发人体的重大疾病.因此,蛋白质检测是生物化学领域的重要课题.纳米孔技术能够在单分子水平甚至单氨基酸水平上实时检测蛋白质,有望成为最低成本和最高效的蛋白质检测方法之一.然而,使用纳米孔检测蛋白质时,由于实验条件和检测策略的原因,使得蛋白质在纳米孔中驻留时间过短,无法从蛋白质捕获的电信号中清晰地反映更多的生物细节信息.解决这一问题的关键在于控制蛋白质通过纳米孔时的输运速度,满足传感器件带宽的要求.本综述从外部力场竞争、内部力场相互作用、亲疏水相互作用、空间位阻效应等角度综述了蛋白质在纳米孔中输运的主动操纵技术,目的是提高纳米孔对蛋白质的捕获频率,延长蛋白质在纳米孔内的驻留时间,以实现高分辨率的蛋白质检测,充分揭示蛋白质分子的构象变化机制、反应动力学,甚至实现蛋白质测序等.最后对纳米孔传感技术在蛋白质检测方面存在的巨大挑战和发展趋势进行了详细展望和总结阐述.

关键词：蛋白质检测纳米孔操纵方法捕获时间纳尺度输运