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单分子生物电子学

Single-molecule bioelectronics.

作者信息

Rosenstein Jacob K, Lemay Serge G, Shepard Kenneth L

机构信息

School of Engineering, Brown University, Providence, RI, USA.

MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente, Enschede, The Netherlands.

出版信息

Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2015 Jul-Aug;7(4):475-93. doi: 10.1002/wnan.1323. Epub 2014 Dec 22.

DOI:10.1002/wnan.1323
PMID:25529538
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4476964/
Abstract

Experimental techniques that interface single biomolecules directly with microelectronic systems are increasingly being used in a wide range of powerful applications, from fundamental studies of biomolecules to ultra-sensitive assays. In this study, we review several technologies that can perform electronic measurements of single molecules in solution: ion channels, nanopore sensors, carbon nanotube field-effect transistors, electron tunneling gaps, and redox cycling. We discuss the shared features among these techniques that enable them to resolve individual molecules, and discuss their limitations. Recordings from each of these methods all rely on similar electronic instrumentation, and we discuss the relevant circuit implementations and potential for scaling these single-molecule bioelectronic interfaces to high-throughput arrayed sensing platforms.

摘要

将单个生物分子直接与微电子系统相连接的实验技术正越来越多地应用于广泛的强大应用中,从生物分子的基础研究到超灵敏检测。在本研究中,我们回顾了几种能够对溶液中的单个分子进行电学测量的技术:离子通道、纳米孔传感器、碳纳米管场效应晶体管、电子隧穿间隙和氧化还原循环。我们讨论了这些技术之间能够解析单个分子的共同特征,并讨论了它们的局限性。所有这些方法的记录都依赖于类似的电子仪器,我们还讨论了相关的电路实现以及将这些单分子生物电子接口扩展到高通量阵列传感平台的潜力。

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