Synergistic Effect of Bio‐Inspired Nanochannels: Hydrophilic DNA Probes at Inner Wall and Hydrophobic Coating at Outer Surface for Highly Sensitive Detection

纳米孔 碳纳米管 材料科学 纳米技术 涂层 生物传感器 DNA 表面改性 疏水效应 化学工程 化学 有机化学 生物化学 工程类
作者
Lingxiao Liu,Cihui Luo,Jinhuan Zhang,Xiao He,Ying Shen,Bing Yan,Yu Huang,Fan Xia,Lei Jiang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (37) 被引量:42
标识
DOI:10.1002/smll.202201925
摘要

Abstract During the past few decades, bio‐inspired nanochannels have been well developed and applied in biosensing, energy transfer, separation, and so on. Here, inspired by the synergistic effect of biological nanopores, biomimetic solid‐state nanochannels with hydrophilic DNA probes at the inner wall (DNA@IW Hydrophilic ) and hydrophobic coating at the outer surface (None@OS Hydrophobic ) are designed. To demonstrate their prompted sensing properties, Hg 2+ and its specific probe are selected as target and hydrophilic DNA probes, respectively. Compared with the traditional solid‐state nanochannels with hydrophilic probes distributed on both the inner wall and outer surface, the nanochannels with DNA@IW Hydrophilic +None@OS Hydrophobic significantly decrease the limit of detection (LOD) by 10 5 ‐fold. The obvious improvement of sensitivity (with LOD of 1 nM) is attributed to the synergistic effect: None@OS Hydrophobic results in the nanochannel's effective diameter decrease and DNA@IW Hydrophilic induces a specific sensing target. Meanwhile, nanomolar detection of Hg 2+ in human serum and in vivo fish muscle are achieved. Through molecular dynamics simulation, the synergistic effect can be confirmed by ion fluxes increasement; the relative carbon nanotube increases from 135.64% to 135.84%. This work improves the understanding of nanochannels’ synergistic effect and provides a significant insight for nanochannels with improved sensitivity.
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