[发明专利]DNA多足纳米移动装置及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种DNA多足纳米移动装置及其驱动方法，涉及微纳机电系统应用领域，解决了纳米机器人的制作难度较高且对其运动控制的精准度不高的技术问题，其技术方案要点是通过改变纳米孔内外的电势，反复吞吐DNA足，实现纳米尺度运动的高精度控制；DNA多足纳米移动装置的运动由电势直接控制，避免了复杂环境对磁场的干扰，提高控制精度并降低使用成本。

技术领域

本公开涉及微纳机电系统应用领域，尤其涉及一种DNA多足纳米移动装置及其驱动方法。

背景技术

纳米机器人是依据分子水平的生物学原理为基础，结合纳米尺度上的生物、物理效应，进而设计、制造出可实现纳米尺度操作的纳米器件，纳米机器人在生物医学、环境保护等方面有着非常巨大的应用潜力。随着纳米技术和生物技术的快速发展，将纳米孔薄膜材料与生物分子相结合，可以通过电压、磁镊、光镊等方式实现控制生物分子的过孔操作，并完成生物分子序列、过孔形态等方面的测定，但对于生物分子的纳米尺度操作应用研究却较为罕见。在现有的纳米机器人中，通常采用磁场控制纳米机器人的运动和移动，因此需要磁场的高精度精细控制；同时纳米机器人的生产成本较高、制造过程较为复杂，所以如何降低纳米机器人的制作难度，提升控制精准度是该领域亟待解决的问题。

发明内容

本公开提供了一种DNA多足纳米移动装置及其驱动方法，其技术目的是降低纳米机器人的制作难度，提升对纳米机器人运动的控制精准度。

本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种DNA多足纳米移动装置，包括多孔纳米孔膜和DNA足，所述多孔纳米孔膜上包括至少两个纳米孔，每个所述纳米孔内都设有互不连通的纳米电极；

所述DNA足包括两个端部，每个所述端部分别连接有磁珠，所述DNA足贯穿所述纳米孔，所述磁珠分别位于所述纳米孔的两端；

其中，所述多孔纳米孔膜包括自下而上连接的下氧化硅层(101)、硅基底(102)和上氧化硅层(103)，所述上氧化硅层的上表面设有至少两个纳米导线，所述纳米导线通过封装层氧化硅进行封装，所述封装层氧化硅设在所述上氧化硅层(103)的上方；每个所述纳米导线独立分布，每个所述纳米导线的一端都设有纳米孔、另一端都设有孔，所述纳米孔贯穿所述封装层氧化硅和所述上氧化硅层(103)，所述孔贯穿所述封装层氧化硅，所述孔作为引出端口连接外部电路；

所述纳米导线的一个端部即为所述纳米孔内设置的纳米电极。

进一步地，所述DNA足的制作方式包括：

S1：将λDNA分子置于TE缓冲液中加热至70℃并保温10min，然后自然冷却至室温保持一天，使环状λDNA分子直链化；

S2：将直链化的λDNA分子使用T4 DNA连接酶在16℃孵育6小时，则λDNA分子的3＇与互补引物相结合，实现λDNA分子两端的生物素化；

S3：在含有λDNA分子的TE缓冲液中添加链霉亲和素包裹的磁珠和Tween 20表面活性剂，孵育3-5分钟，获得一端修饰磁珠、另一端处于游离状态的DNA足；

S4：将步骤S3中得到的DNA足置于顺式面中，并被所述多孔纳米孔膜与反式面分隔，通过电泳将一端修饰磁珠、另一端处于游离状态的DNA足拉入所述纳米孔中；

S5：在反式面中添加链霉亲和素包裹的磁珠和Tween 20表面活性剂，孵育3-5分钟，对贯穿所述纳米孔的处于游离状态的DNA足的一端修饰磁珠，获得DNA足。

一种驱动如上述任一所述的DNA多足纳米移动装置的驱动方法，包括：

控制每个纳米孔的两端电势V1、V3及每个纳米孔内纳米电极的电势V2；