利用石墨烯纳米孔进行DNA检测的计算研究

在过去的十年中，基于纳米孔的单分子检测与分析得到了广泛深入的研究。在这方面最具前景的应用之一是通过DNA易位引起的离子电流阻断来实现DNA测序。最近，在石墨烯片中制备的纳米孔被用于检测双链DNA。由于其亚纳米级的厚度，石墨烯纳米孔在实现单碱基分辨率的DNA测序方面展现出了巨大的潜力。在原子水平上解析电场驱动的DNA穿过石墨烯纳米孔的易位过程，对于指导基于石墨烯的测序设备的设计至关重要。原则上，分子动力学模拟可以达到这样的分辨率，本文采用该方法研究了外加电压、DNA构象和序列以及孔电荷对DNA易位特性的影响。我们证明，此类模拟产生的电流特性与近期的测量结果一致，并表明在适当的偏置条件下，利用石墨烯纳米孔可以区分A-T和G-C碱基对。