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新型納米孔單分子技術狂發頂刊

專題網友投稿2022-12-02A⁺A^-

新型納米孔單分子技術狂發頂刊

催化計

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重磅--國內首款成熟商品化的納米孔單分子檢測設備

公司介紹

（COMPANY INTRODUCTION）

西安思莫徳科技有限公司是一家生產單分子檢測儀的高科技企業，落地秦創原，企業性質是有限責任公司，公司核心是生產和銷售單分子檢測儀等各類科學儀器，面向高校、研究所、食品檢測、生命科學領域，提供單分子檢測儀器和檢測服務。公司位于古城西安灃東新城協同創新港8號樓。

單分子檢測

（SINGLE MOLECULE DETECTION）

單分子檢測術技能夠在納米空間內捕獲單個分子，從而實現超靈敏檢測。與大多數僅監測一個參數（通常是信號強度）的傳統檢測方法不同，納米孔傳感器可以從單次測量中同時獲取多重信息（單個分子的信號強度、持續時間、信號頻率等）。由于信息維度的增加，納米孔技術的分辨率高，可以從混合物中檢測出某一種目標分析物，甚至實現多種分析物的同時檢測。此外，納米孔傳感器還可以在多種實驗條件下工作（如高濃度鹽溶液、高黏度溶液、高溫、低pH溶液、高pH溶液等），這些特點使得納米孔單分子檢測技術具有廣泛的應用前景。

技術原理

（TECHNICAL PRINCIPLE）

通過電場力驅動單個分子（通常為單鏈核酸、蛋白質、有機小分子、金屬離子等）穿過納米尺寸的蛋白孔道，由于不同分子通過納米孔道時會產生不同阻斷幅度和阻斷持續時間的電流信號，可根據電流信號的指紋信息識別每個分子的特征信息，實現對單個分子的精準、快速檢測。

納米孔單分子檢測原理圖

產品優勢

（PRODUCT ADVANTAGES）

西安思莫徳科技有限公司生產的納米孔單分子檢測儀器（SIMOLDE NanoF1）是國內首臺成熟的單分子專用檢測設備，具有集成便攜、高性能、可定制、噪音低等核心優勢。自主研發了獨有的專用集成電路，實現了全信號鏈的芯片設計與集成系統。

SIMOLDE SMD F1 Basic型號產品外觀圖

集成便攜： 檢測設備體積?。⊿IMOLDE SMD F1 Basic型號產品尺寸約26cm*15cm*9cm）、抗震和電磁屏蔽性能好，實現現場便攜檢測。

信號響應速度快： 最高帶寬100 kHz以上，采樣速度最高250 kHz。

可定制： 根據客戶需求，以下參數均可定制：量程范圍：±2.5 nA至±2.5 μA；濾波截止頻率：256 Hz至100 kHz；帶寬范圍：1 kHz至100 kHz；施加電壓范圍：±200 mV至±2 V。

噪音低： 采用標準模塊（圖b）進行實測，在同樣帶寬和采樣速率下，與elements公司的商業化eONE HS型號儀器對比（圖a右），本公司產品（SIMOLDE SMD F1 Basic型號）的噪音更低（圖a左）。

電流噪音對比圖（a左為本公司SIMOLDE SMD F1 Basic產品，a右為eONE HS儀器）

其他優勢： 采用USB供電并和PC進行數據通信，避免了常規儀器使用的交流電的電磁干擾，提升了儀器穩定性，降低了系統噪音；電流分辨率達到0.076 pA。

電流信號實測效果

應用領域

（APPLICATION AREAS）

納米孔單分子檢測儀主要用于單分子水平檢測感知，如DNA測序、蛋白質測序、單分子化學反應動力學研究、蛋白構像變化研究（如酶動力學研究）、生物大分子互作研究、手性研究、生物數字信號儲存、食品/環境中痕量污染物檢測研究等等…

近三年基于納米孔檢測發表的部分高水平論文：

1.Highly shape-and size-tunable membrane nanopores made with DNA[J]. Nature Nanotechnology , 2022 : 1-6.

2.Multiple rereads of single proteins at single–amino acid resolution using nanopores[J]. Science , 2021 , 374 , 1509-1513.

3.Handling a protein with a nanopore machine[J]. Nature Chemistry , 2021 , 13 (12): 1160-1162.

4.Directional conformer exchange in dihydrofolate reductase revealed by single-molecule nanopore recordings[J]. Nature Chemistry , 2020 , 12 (5): 481-488.

5.Bottom-up fabrication of a proteasome–nanopore that unravels and processes single proteins[J]. Nature chemistry , 2021 , 13 (12): 1192-1199.

6.De novo design of a nanopore for single-molecule detection that incorporates a β-hairpin peptide[J]. Nature nanotechnology , 2022 , 17 (1): 67-75.

7.Nanopore electro-osmotic trap for the label-free study of single proteins and their conformations[J]. Nature Nanotechnology , 2021 , 16 (11): 1244-1250.

8.Mapping the conformational energy landscape of Abl kinase using ClyA nanopore tweezers[J]. Biophysical Journal , 2022 , 121 (3): 339a.

9.On the origins of conductive pulse sensing inside a nanopore[J]. Nature Communications , 2022 , 13 (1): 1-11.

10.Disentangling the recognition complexity of a protein hub using a nanopore[J]. Nature communications , 2022 , 13 (1): 1-11.

11.Combining machine learning and nanopore construction creates an artificial intelligence nanopore for coronavirus detection[J]. Nature communications , 2021 , 12 (1): 1-8.

12.Nanopore-based protein identification[J]. Journal of the American Chemical Society , 2022 , 144 (6): 2716-2725.

13.A nanopore sensing assay resolves cascade reactions in a multienzyme system[J]. Angewandte Chemie International Edition , 2022 , 61 (20): e202200866.

14.Machine learning assisted simultaneous structural profiling of differently charged proteins in a Mycobacterium smegmatis porin A (MspA) electroosmotic trap[J]. Journal of the American Chemical Society , 2022 , 144 (2): 757-768.

15.Non-binary encoded nucleic acid barcodes directly readable by a nanopore[J]. Angewandte Chemie International Edition , 2022 , 61 (20): e202116482.

16.Programmable nano-reactors for stochastic sensing[J]. Nature communications , 2021 , 12 (1): 1-13.

17.Aerolysin nanopores decode digital information stored in tailored macromolecular analytes[J]. Science Advances , 2020 , 6 (50): eabc2661.

18.Biological nanopore approach for single‐molecule protein sequencing[J]. Angewandte Chemie , 2021 , 133 (27): 14862-14873.

19.Giant single molecule chemistry events observed from a tetrachloroaurate (III) embedded Mycobacterium smegmatis porin A nanopore[J]. Nature communications , 2019 , 10 (1): 1-11.

20.Protein identification by nanopore peptide profiling[J]. Nature communications , 2021 , 12 (1): 1-9.

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納米孔單分子檢測技術應用案例

（1）DNA測序：

Nat. Biotechnol. 2020, 38 , 1415. A dual-constriction biological nanopore resolves homonucleotide sequences with high fidelity（一種含雙收縮位點的生物納米孔以高保真度解析同源核苷酸序列）

（2）蛋白質測序：

Science , 2021, 374 , 1509-1513. Multiple rereads of single proteins at single–amino acid resolution using nanopores（使用納米孔以單氨基酸分辨率多次重讀單個蛋白質序列）

（3）單分子化學反應動力學研究：

Nat. Commun. 2021, 12 , 5811. Programmable nano-reactors for stochastic sensing（用于單分子隨機傳感的可編程納米反應器）

（4）蛋白質組學研究：

Journal of the American Chemical Society , 2022, 144 (6): 2716-2725. Nanopore-Based Protein Identification（基于納米孔的蛋白質鑒定）

（5）酶動力學研究：

Nature Chemistry , 2020, 12 (5): 481-488. Directional conformer exchange in dihydrofolate reductase revealed by single-molecule nanopore recordings（單分子納米孔記錄揭示二氫葉酸還原酶的定向構象轉換）

（6）生物數字信號儲存與解析：

Science Advances , 2020, 6 (50): eabc2661. Aerolysin nanopores decode digital information stored in tailored macromolecular analytes（納米孔解碼存儲在定制的大分子分析物中的數字信息）

（7）手性分子區分：

ACS nano , 2022, 16 (4): 6615-6624. Identification of Single-Molecule Catecholamine Enantiomers Using a Programmable Nanopore（使用可編程納米孔鑒定單分子兒茶酚胺對映體）

（8）食品中痕量污染物檢測研究

Talanta , 2022, 123619 . An aptamer-assisted biological nanopore biosensor for ultra-sensitive detection of ochratoxin A with a portable single-molecule measuring instrument（一種適配體輔助的用于赭曲霉毒素 A 的超靈敏檢測的生物納米孔傳感器）

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