Sequencing DNA by transverse electrical measurements in Nanochannels

通过纳米通道中的横向电测量对 DNA 进行测序

基本信息

  • 批准号:
    7879821
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.88万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-08-01 至 2010-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): We propose to develop a sequencing method for DNA that is based on transverse electrical measurements through the molecule. Our platform will be built around manipulating stretched and linearized DNA in nanofluidic channels, and detection using nanoelectrodes. The nanochannel platform will enable ultralong read frames of >100 kbp, which will greatly help assembly of whole genomes. Nanochannel handling will also enable multiple reads of the same molecule, and good control over the translocation speed. We expect that the technique will ultimately fulfill the cost and performance demands of the $1000- genome. In this exploratory R21 phase we aim to experimentally establish that the basic principles underlying the propose method are viable. This will form the basis of the development of a device that meets the defined figures of merit. For this exploratory grant (R21) we aim to demonstrate that we can fabricate functional nanoelectrodes/nanochannel device using proven semiconductor and nanoelectronics fabrication techniques (ebeam lithography, electromigration, nanoplating), that an electrical signal due to the DNA exists, and that the obtained signal is sequence specific. We will investigate the mechanism by which the signal arises, and will in particular examine tunneling, electrochemistry, or polarization of counterions as possible candidates. In order to understand the nature of the signal and its usefulness to sequencing, we will prepare electrode configurations with gaps between sub-5 nm (1nm) and 50 nm. Devices will be evaluated using both single and double stranded DNA. We will assess the resolution and quality of the obtained data by sequencing or GC-content mapping of synthetic block oligomers and genomic DNA samples.
描述(由申请人提供):我们建议开发一种基于分子横向电测量的 DNA 测序方法。我们的平台将围绕在纳米流体通道中操纵拉伸和线性化 DNA 以及使用纳米电极进行检测而构建。纳米通道平台将实现>100 kbp的超长读框,这将极大地帮助整个基因组的组装。纳米通道处理还可以实现同一分子的多次读取,并很好地控制易位速度。我们预计该技术最终将满足 1000 美元基因组的成本和性能要求。在这个探索性的 R21 阶段,我们的目标是通过实验确定所提出方法的基本原理是可行的。这将构成开发满足定义的品质因数的设备的基础。对于这项探索性资助 (R21),我们的目标是证明我们可以使用成熟的半导体和纳米电子制造技术(电子束光刻、电迁移、纳米电镀)来制造功能性纳米电极/纳米通道器件,由于 DNA 存在电信号,并且获得信号是序列特定的。我们将研究信号产生的机制,并将特别检查反离子的隧道效应、电化学或极化作为可能的候选者。为了了解信号的性质及其对测序的有用性,我们将准备间隙在亚 5 nm (1nm) 和 50 nm 之间的电极配置。将使用单链和双链 DNA 来评估设备。我们将通过合成嵌段低聚物和基因组 DNA 样品的测序或 GC 含量图谱来评估所获得数据的分辨率和质量。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Density fluctuations dispersion relationship for a polymer confined to a nanotube.
限制在纳米管内的聚合物的密度波动色散关系。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011-06-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Carpenter, Joshua H;Karpusenko, Alena;Pan, Junhan;Lim, Shuang Fang;Riehn, Robert
  • 通讯作者:
    Riehn, Robert
DNA condensation by field-induced non-equilibrium noise.
场诱导的非平衡噪声导致 DNA 凝聚。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009-11-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Bruinsma RF;Riehn R
  • 通讯作者:
    Riehn R
SENSING DNA WITH ALTERNATING CURRENTS USING A NANOGAP SENSOR EMBEDDED IN A NANOCHANNEL DEVICE.
使用嵌入纳米通道设备中的纳米间隙传感器通过交流电感应 DNA。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Davis, Bret H;Pan, Junhan;Tung, Chih;Austin, Robert H;Riehn, Robert
  • 通讯作者:
    Riehn, Robert
Stretching chromatin through confinement.
通过限制拉伸染色质。
  • DOI:
    10.1039/b909217j
  • 发表时间:
    2009-10-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Streng DE;Lim SF;Pan J;Karpusenka A;Riehn R
  • 通讯作者:
    Riehn R
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