[发明专利]具纳米解析的形貌特征的选定表面区域上直接表面官能化

说明书

技术领域

本发明涉及纳米孔，更具体地，是涉及表面官能化的纳米孔及官 能化的纳米通道。

背景技术

具有分子尺寸的固态纳米孔和纳米通道可以提供有关分析物(例 如，脱氧核糖核酸(DNA)，蛋白质和其它生物分子)的化学性质的信 息。固态纳米孔器件可包括具有至少单一孔或“纳米孔”的多层衬底， 该衬底分隔两种盐溶液。针对所需的应用程序可客制纳米孔器件的特 定尺寸和组成。

在操作中，通过施加电压使得跨该纳米孔产生电位差，并测量穿 过纳米孔的离子电流。接着，穿过纳米孔的分析物诱发测量的开放电 流电平(opencurrentlevel)的中断。检测到的中断，或离子电流下 降，指示分析物的单分子穿过纳米孔，其也可以视为一个转移 (translocation)事件。

转移数据可以揭露关于分析物在单分子水平(singlemolecule level)上穿过孔的特性。间接测量技术，如分析物结合至纳米孔或纳 米通道内的受体位置，可以提供许多小的化学和生化化合物的化学和 生物性质的有价值信息。

发明内容

根据一个实施例，一种在纳米孔结构中制作单分子受体的方法包 括：通过物理气相沉积(PVD)技术将材料沉积到纳米通道的选定内表 面上，以及以具有至少两个官能基的化学化合物将该材料的表面官能 化。该材料形成具有直径为约1至约100纳米(nm)的贴片。

在另一实施例中，一种在纳米孔结构中制作单分子受体的方法包 括：令该纳米孔结构相对于一束线倾斜一角度，以将该束线定位于该 纳米孔结构中的纳米通道的选定内表面上，操作该束线以沉积该材料 到该纳米通道中的选定内表面上，该材料形成具有表面积约3至约 10,000平方纳米(nm²)的贴片，以及官能化该贴片的表面以形成该单分 子受体。操作该束线以通过PVD技术沉积材料。

在又一实施例中，一种包括单分子受体的纳米孔结构包括：具有 第一表面及相对第二表面的衬底，从该第一表面延伸到该相对第二表 面且界定有内表面的纳米通道，安置在该纳米通道的该内表面的选择 区域上的材料，以及安置在该材料上以形成官能化材料的化学化合物。 该材料具有约3至约10,000nm²的表面积，以及该官能化材料形成结 合至分析物的该单分子受体。

通过本发明的技术来实现额外的特征和优点。本文将详细描述本 发明的其他实施例和态样，并且将其他实施例和态样视为所请求保护 的发明的一部分。为更好地理解本发明的优点和特征，请参考说明书 和附图。

附图说明

在本说明书结尾处，在权利要求书中特别指出及清楚地主张视为 本发明的标的。本发明的前述和其它特征和优点将从以下详细描述并 结合附图而显而易见：

图1表示在纳米孔结构中制作单分子受体的方法的一个示范性实 施例的方块图。

图2表示在纳米孔结构中制作单分子受体的方法的一个示范性实 施例的局部剖面侧视图。

图3表示图2的纳米孔结构内单分子受体的一个示例性实施例的 局部剖面侧视图。

图4表示在纳米孔结构中制作单分子受体的方法的一个示范性实 施例的方块图。

图5表示使用图2和图3的纳米孔结构内的单分子受体的方法的 局部剖面侧视图。

具体实施方式

本文公开了一种在纳米孔或纳米通道内形成单分子受体的方法。 当施加电压到分隔的两离子溶液的纳米孔或纳米通道时，分析物的单 分子的转移及/或结合诱发离子电流中的可量测变化。因此，分析物(例 如，蛋白质或小生化化合物)的单分子与纳米孔内的受体的受控转移 和/或可逆结合可以揭示该分析物的物理及/或化学性质。

相比于可发生多个结合事件的系统，在纳米孔结构中提供受控嵌 入单结合位点实质上提供了更高的可靠性。多个结合事件的可能性导 致了更复杂的数据及随后的解释。相较之下，本公开的方法提供了一 种手段以分析单结合事件，这增加了数据分析的简易性以及可靠性。

此外，所公开的方法和纳米孔结构提供仅两个不同的转移场景， 其一者为发生结合至单分子结合位点及另一者为没有发生结合。同样， 这样的场景使数据解释简易。