研究目的
介绍用于基于相机荧光显微镜高通量检测自由扩散单生物分子的玻璃纳米流体器件,实现对生物分子相互作用与反应的高通量、高时间分辨率研究。
研究成果
所引入的设备能够在平衡与非平衡条件下实现高通量、毫秒级时间分辨率的单分子研究。该平台灵活且稳健,可广泛应用于(生物)化学科学领域。
研究不足
当前的混合设计将纳米通道中的最大停留时间限制在约10秒左右。通过裁剪视场以确保以100赫兹的频率采集数据,若使用更快的相机并降低放大倍数,这一频率可得到提升。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用玻璃材质的纳米流体装置,在平衡与非平衡条件下进行单分子检测。平衡研究使用平行纳米通道设计,非平衡研究则采用T型纳米通道。通过基于摄像头的单分子检测技术并行监测大量荧光分子。
2:样本选择与数据来源:
使用荧光标记的DNA分子作为探针,研究DNA-蛋白质相互作用、DNA发夹结构的盐依赖性构象平衡以及DNA合成的酶催化反应。
3:实验设备与材料清单:
实验装置包含自主搭建的全内反射荧光显微镜、光纤耦合激光引擎、100倍NA 1.49物镜及Ixon Ultra 897 emCCD相机。纳米/微流体装置由Micronit公司定制。
4:49物镜及Ixon Ultra 897 emCCD相机。纳米/微流体装置由Micronit公司定制。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:实验通过追踪荧光标记DNA寡核苷酸在纳米通道中的运动,观察构象变化,并在T型纳米通道中混合反应物触发化学反应。
5:数据分析方法:
数据分析包括逐帧追踪粒子轨迹、计算平均流速与扩散系数,以及测定每个分子的FRET效率与化学计量比。
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Ixon Ultra 897 emCCD
Ixon Ultra 897
Andor
Camera for detecting fluorescence emissions with high sensitivity.
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TIRF microscope
Used for single-molecule detection by camera-based fluorescence microscopy.
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