科学网9月27日讯：2022年9月26日，南京大学龙亿涛教授、应佚伦教授和英国牛津大学Hagan Bayley教授、荷兰代尔夫特理工大学Cees Dekker教授、以色列理工学院Amit Meller教授和荷兰格罗宁根大学Giovanni Maglia教授合作在Nature Nanotechnology期刊上发表了一篇题为“Nanopore-based technologies beyond DNA sequencing”的综述文章，系统回顾纳米孔道技术过去30年在DNA测序之外的进展，探讨和展望了孔道构建、蛋白质分析、单分子化学、信息存储以及生物医药与临床诊疗等方面的应用。应佚伦教授、胡正利副研究员为第一作者，南京大学为第一完成和通讯联络单位。

纳米孔道师法自然，模拟细胞膜表面蛋白质通道，其限域空间提供了最逼近实际生命体系中分子反应行为的场所，可实现在极短的时域内捕获单个分子瞬态变化，从而为探索基础生物化学领域新现象、新规律和新知识提供可靠的单分子电化学测量方法。在上世纪90年代末，“Nanopore”一词被提出用作描述单链DNA分子通过纳米级尺寸的孔道进行单分子测序的技术。经过近30年的发展，除了DNA测序以外，这一单分子分析方法在蛋白质检测与测序、生物化学反应动态测量研究等方面发展迅速并显示出独特的优势。南京大学龙亿涛教授、应佚伦教授团队与国际纳米孔（道）领域研究团队梳理回顾了近年来纳米孔道电化学技术在蛋白质分析和测序、单分子共价化学、液体活检临床应用以及仿生纳米孔道系统构建与应用等方面的发展现状和主要挑战，深入探讨了纳米孔道电化学“限域空间效应”为单分子测量技术带来的新机遇、新挑战和新应用。

图1：极具潜力纳米孔道电化学单分子研究领域

图4：基于固体纳米孔道与DNA origami的仿生核孔复合物构建

未来纳米孔道单分子电化学分析技术的发展仍面临诸多机遇与挑战，主要包括：生物、固体纳米孔道的天然/非天然基团可控修饰；蛋白质纳米孔道从头设计和DNA origami纳米孔道定制合成；构建合适的纳米孔道限域环境精确控制单分子化学反应进程有望用于高效合成；开发大规模集成化便携式纳米孔道仪器系统提高传感精度、时间分辨率和检测效率，可实现准确快速揭示单分子聚合物（如蛋白质、多糖和脂类）的确切组成和单体序列，从而发展用于个体精准诊疗纳米孔道单分子体外诊断技术。

（本刊有删节）

详情请参阅相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41565-022-01193-2