Nanopórus alapú bioszenzorok válaszmechanizmusának vizsgálata

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Kovács Levente
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

A nanoszerkezeteken alapuló meghatározások a bioanalitika legérzékenyebb módszerei között vannak számon tartva, ugyanis sok esetben lehetővé tették az érzékelési folyamat molekuláris szintű kontrollját és a rendkívül nagy, esetenként akár egy molekula detektálásához szükséges érzékenységet. Ilyen tulajdonságokkal bírnak a kémiailag módosított nanopórusos érzékelők is, amelyek kutatása jelenleg a nanotechnológia és az élettudományok homlokterében áll. Analitikai téren három lényeges alkalmazása van: (a) az ultragyors DNS szekvenálás (a DNS szálak bázissorrendjének megállapítása); (b) bioérzékelés szelektív receptorokkal módosított nanopórusokkal; (c) makromolekulák és nanorészecskék számlálása. Annak ellenére, hogy a módszer nagy hasonlóságot mutat a mikronos méretű réseket alkalmazó Coulter módszerrel, a pórus méretének nanométeres szintre való csökkentése új jelenségek kialakulását eredményezi és az átmenet korántsem triviális. A tudatos fejlesztés szempontjából alapvető fontosságú annak megértése, hogy a pórusba került különböző fizikai és kémiai tulajdonságú speciesek milyen mértékű áramjel modulálást eredményeznek, illetve, hogy a bekerülési frekvenciájukat hogyan lehet befolyásolni.

Munkám során kísérletesen és numerikus szimulációval vizsgáltam, hogy egy nanopóruson áthaladó részecskék különböző kísérleti paraméterek mellett hogyan, illetve milyen mértékben módosítják a póruson keresztül folyó ionáramot és hogyan lehet biztosítani a részecskék zavartalan áthaladását. A szimulációk a Poisson, Nernst-Planck és Navier-Stokes csatolt differenciálegyenletek megoldásán alapultak, amelyet a COMSOL multifizikai végeselem programcsomaggal végeztem. A vizsgálat célja volt olyan paraméterek keresése, mellyel növelhető a pórus érzékenysége, emellett pedig magának az érzékelési mechanizmusnak a megértése, mely által alapot nyújthatok az egy-nanopórusos érzékelők hatékony fejlesztésére nanorészecskék és vírusok számlálására.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.