[斯普林格化学传感器与生物传感器系列] 第16卷 无标记生物传感（先进材料、器件与应用）|| 固态膜生物分子传感的计算建模

摘要： 在这项工作中，我们从理论上研究了配备纳米孔的固态膜与受时间依赖性外加电解质偏压作用的拴系带负电聚合物链之间的相互作用。为描述浸没于电解质溶液中的生物分子-膜体系中该链的运动，我们采用布朗动力学方法。研究表明：通过施加不同的外加电解质偏压可调控聚合物的平衡位置——当偏压足够正时，链会在孔内伸展；撤去偏压后聚合物会离开纳米孔。对应于驱动过程，我们发现生物分子链在正偏压下进入并伸展至纳米孔所需的时间几乎随链长线性增加，而聚合物链逃逸纳米孔的时间主要由扩散过程决定。除将聚合物链附着于纳米孔开口处外，该链还连接着一个半径大于纳米孔的分子作为分子止挡，这使得聚合物能穿过纳米孔但无法完成跨膜转运。在新体系中，我们将该链的运动变化与自由跨膜转运的聚合物链进行对比，结果表明自由聚合物在径向具有更大的运动变化，说明分子止挡和偏压施加的限制有助于控制聚合物链在纳米孔中的位置与运动。