[發明專利]DNA多足納米移動裝置及其驅動方法

有效

• 申請號: 202110270618.X
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113104129B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 沙菁;劉巍;司偉;徐偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B62D57/032
• 分類號: B62D57/032
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 曹婷

本發明公開了一種DNA多足納米移動裝置及其驅動方法，涉及微納機電系統應用領域，解決了納米機器人的制作難度較高且對其運動控制的精準度不高的技術問題，其技術方案要點是通過改變納米孔內外的電勢，反復吞吐DNA足，實現納米尺度運動的高精度控制；DNA多足納米移動裝置的運動由電勢直接控制，避免了復雜環境對磁場的干擾，提高控制精度并降低使用成本。

技術領域

本公開涉及微納機電系統應用領域，尤其涉及一種DNA多足納米移動裝置及其驅動方法。

背景技術

納米機器人是依據分子水平的生物學原理為基礎，結合納米尺度上的生物、物理效應，進而設計、制造出可實現納米尺度操作的納米器件，納米機器人在生物醫學、環境保護等方面有著非常巨大的應用潛力。隨著納米技術和生物技術的快速發展，將納米孔薄膜材料與生物分子相結合，可以通過電壓、磁鑷、光鑷等方式實現控制生物分子的過孔操作，并完成生物分子序列、過孔形態等方面的測定，但對于生物分子的納米尺度操作應用研究卻較為罕見。在現有的納米機器人中，通常采用磁場控制納米機器人的運動和移動，因此需要磁場的高精度精細控制；同時納米機器人的生產成本較高、制造過程較為復雜，所以如何降低納米機器人的制作難度，提升控制精準度是該領域亟待解決的問題。

發明內容

本公開提供了一種DNA多足納米移動裝置及其驅動方法，其技術目的是降低納米機器人的制作難度，提升對納米機器人運動的控制精準度。

本公開的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種DNA多足納米移動裝置，包括多孔納米孔膜和DNA足，所述多孔納米孔膜上包括至少兩個納米孔，每個所述納米孔內都設有互不連通的納米電極；

所述DNA足包括兩個端部，每個所述端部分別連接有磁珠，所述DNA足貫穿所述納米孔，所述磁珠分別位于所述納米孔的兩端；

其中，所述多孔納米孔膜包括自下而上連接的下氧化硅層(101)、硅基底(102)和上氧化硅層(103)，所述上氧化硅層的上表面設有至少兩個納米導線，所述納米導線通過封裝層氧化硅進行封裝，所述封裝層氧化硅設在所述上氧化硅層(103)的上方；每個所述納米導線獨立分布，每個所述納米導線的一端都設有納米孔、另一端都設有孔，所述納米孔貫穿所述封裝層氧化硅和所述上氧化硅層(103)，所述孔貫穿所述封裝層氧化硅，所述孔作為引出端口連接外部電路；

所述納米導線的一個端部即為所述納米孔內設置的納米電極。

進一步地，所述DNA足的制作方式包括：

S1：將λDNA分子置于TE緩沖液中加熱至70℃并保溫10min，然后自然冷卻至室溫保持一天，使環狀λDNA分子直鏈化；

S2：將直鏈化的λDNA分子使用T4 DNA連接酶在16℃孵育6小時，則λDNA分子的3＇與互補引物相結合，實現λDNA分子兩端的生物素化；

S3：在含有λDNA分子的TE緩沖液中添加鏈霉親和素包裹的磁珠和Tween 20表面活性劑，孵育3-5分鐘，獲得一端修飾磁珠、另一端處于游離狀態的DNA足；

S4：將步驟S3中得到的DNA足置于順式面中，并被所述多孔納米孔膜與反式面分隔，通過電泳將一端修飾磁珠、另一端處于游離狀態的DNA足拉入所述納米孔中；

S5：在反式面中添加鏈霉親和素包裹的磁珠和Tween 20表面活性劑，孵育3-5分鐘，對貫穿所述納米孔的處于游離狀態的DNA足的一端修飾磁珠，獲得DNA足。

一種驅動如上述任一所述的DNA多足納米移動裝置的驅動方法，包括：

控制每個納米孔的兩端電勢V1、V3及每個納米孔內納米電極的電勢V2；