Dynamics of DNA Through Solid-state Nanopores Fabricated by Controlled Dielectric Breakdown.
DNA translocation
controlled dielectric breakdown
nanopore sensing
solid-state nanopore
Journal
Chemistry, an Asian journal
ISSN: 1861-471X
Titre abrégé: Chem Asian J
Pays: Germany
ID NLM: 101294643
Informations de publication
Date de publication:
14 Dec 2022
14 Dec 2022
Historique:
revised:
28
10
2022
received:
30
08
2022
pubmed:
3
11
2022
medline:
20
12
2022
entrez:
2
11
2022
Statut:
ppublish
Résumé
Controlled dielectric breakdown (CDB) is gaining popularity for fabricating solid-state nanopores in situ with size control in a simple, low-cost, and scalable way. This technique could be used for a broad type of applications in the field of nucleic acid analysis and even for protein studies. In this work, we studied the entry and transport of double-stranded DNAs using a solid-state nanopore fabricated by CDB as a function of applied voltage for two different DNA lengths. We showed that the blockade rate increases exponentially with voltage up to 120 mV. The energy barrier depends on the chain length, and the dwell times decrease with applied voltage up to 120 mV. Moreover, no matter the chain length, it is possible to differentiate two families of blockade amplitudes, high and low ones, due to DNA folding.
Identifiants
pubmed: 36321866
doi: 10.1002/asia.202200888
doi:
Substances chimiques
DNA
9007-49-2
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e202200888Subventions
Organisme : DIM Respore
Organisme : University Paris-Saclay
Organisme : ANR Epsilomics
ID : 17-CE09-0044-02
Organisme : CY Initiative of Excellence
ID : ANR-16-IDEX-0008
Informations de copyright
© 2022 Wiley-VCH GmbH.
Références
B. Cressiot, H. Ouldali, M. Pastoriza-Gallego, L. Bacri, F. G. Van der Goot, J. Pelta, ACS Sens. 2019, 4, 530.
H. Ouldali, K. Sarthak, T. Ensslen, F. Piguet, P. Manivet, J. Pelta, J. C. Behrends, A. Aksimentiev, A. Oukhaled, Nat. Biotechnol. 2020, 38, 176.
D. H. Stoloff, M. Wanunu, Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24, 699.
I. M. F. Tanimoto, B. Cressiot, S. J. Greive, B. Le Pioufle, L. Bacri, J. Pelta, Nano Res. 2022.
Y.-L. Ying, Y.-T. Long, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15720.
B. Cressiot, L. Bacri, J. Pelta, Small Methods 2020, 4, 2000090.
N. Giamblanco, J. Janot, A. Gubbiotti, M. Chinappi, S. Balme, Small Methods 2020, 4, 1900703.
G. Huang, A. Voet, G. Maglia, Nat. Commun. 2019, 10, 835.
S. Marbach, D. S. Dean, L. Bocquet, Nature Phys 2018, 14, 1108.
L. Restrepo-Pérez, C. Joo, C. Dekker, Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 786.
J. J. Kasianowicz, E. Brandin, D. Branton, D. W. Deamer, PNAS 1996, 93, 13770.
K. Chen, I. Jou, N. Ermann, M. Muthukumar, U. F. Keyser, N. A. W. Bell, Nat. Phys. 2021, 17, 1043.
K. Briggs, M. Charron, H. Kwok, T. Le, S. Chahal, J. Bustamante, M. Waugh, V. Tabard-Cossa, Nanotechnology 2015, 26, 084004.
D. Deamer, M. Akeson, D. Branton, Nat. Biotechnol. 2016, 34, 518.
M. Jain, S. Koren, K. H. Miga, J. Quick, A. C. Rand, T. A. Sasani, J. R. Tyson, A. D. Beggs, A. T. Dilthey, I. T. Fiddes, S. Malla, H. Marriott, T. Nieto, J. O'Grady, H. E. Olsen, B. S. Pedersen, A. Rhie, H. Richardson, A. R. Quinlan, T. P. Snutch, L. Tee, B. Paten, A. M. Phillippy, J. T. Simpson, N. J. Loman, M. Loose, Nat. Biotechnol. 2018, 36, 338.
H. Lu, F. Giordano, Z. Ning, Genomics Proteomics Bioinf. 2016, 14, 265.
Y. Wang, Y. Zhao, A. Bollas, Y. Wang, K. F. Au, Nat. Biotechnol. 2021, 39, 1348.
J. Quick, N. J. Loman, S. Duraffour, J. T. Simpson, E. Severi, L. Cowley, J. A. Bore, R. Koundouno, G. Dudas, A. Mikhail, N. Ouédraogo, B. Afrough, A. Bah, J. H. J. Baum, B. Becker-Ziaja, J. P. Boettcher, M. Cabeza-Cabrerizo, Á. Camino-Sánchez, L. L. Carter, J. Doerrbecker, T. Enkirch, I. G.- Dorival, N. Hetzelt, J. Hinzmann, T. Holm, L. E. Kafetzopoulou, M. Koropogui, A. Kosgey, E. Kuisma, C. H. Logue, A. Mazzarelli, S. Meisel, M. Mertens, J. Michel, D. Ngabo, K. Nitzsche, E. Pallasch, L. V. Patrono, J. Portmann, J. G. Repits, N. Y. Rickett, A. Sachse, K. Singethan, I. Vitoriano, R. L. Yemanaberhan, E. G. Zekeng, T. Racine, A. Bello, A. A. Sall, O. Faye, O. Faye, N. Magassouba, C. V. Williams, V. Amburgey, L. Winona, E. Davis, J. Gerlach, F. Washington, V. Monteil, M. Jourdain, M. Bererd, A. Camara, H. Somlare, A. Camara, M. Gerard, G. Bado, B. Baillet, D. Delaune, K. Y. Nebie, A. Diarra, Y. Savane, R. B. Pallawo, G. J. Gutierrez, N. Milhano, I. Roger, C. J. Williams, F. Yattara, K. Lewandowski, J. Taylor, P. Rachwal, D. J. Turner, G. Pollakis, J. A. Hiscox, D. A. Matthews, M. K. O. Shea, A. M. Johnston, D. Wilson, E. Hutley, E. Smit, A. Di Caro, R. Wölfel, K. Stoecker, E. Fleischmann, M. Gabriel, S. A. Weller, L. Koivogui, B. Diallo, S. Keïta, A. Rambaut, P. Formenty, S. Günther, M. W. Carroll, Nature 2016, 530, 228.
R. A. Bull, T. N. Adikari, J. M. Ferguson, J. M. Hammond, I. Stevanovski, A. G. Beukers, Z. Naing, M. Yeang, A. Verich, H. Gamaarachchi, K. W. Kim, F. Luciani, S. Stelzer-Braid, J.-S. Eden, W. D. Rawlinson, S. J. Van Hal, I. W. Deveson, Nat. Commun. 2020, 11, 6272.
K. Lewandowski, Y. Xu, S. T. Pullan, S. F. Lumley, D. Foster, N. Sanderson, A. Vaughan, M. Morgan, N. Bright, J. Kavanagh, R. Vipond, M. Carroll, A. C. Marriott, K. E. Gooch, M. Andersson, K. Jeffery, T. E. A. Peto, D. W. Crook, A. S. Walker, P. C. Matthews, J. Clin. Microbiol. 2019, 58, e00963.
V. Kurz, E. M. Nelson, J. Shim, G. Timp, ACS Nano 2013, 7, 4057.
D. Fologea, E. Brandin, J. Uplinger, D. Branton, J. Li, Electrophoresis 2007, 28, 3186.
J. Li, M. Gershow, D. Stein, E. Brandin, J. A. Golovchenko, Nat. Mater. 2003, 2, 611.
G. M. Skinner, M. van den Hout, O. Broekmans, C. Dekker, N. H. Dekker, Nano Lett. 2009, 9, 2953.
A. J. Storm, C. Storm, J. Chen, H. Zandbergen, J.-F. Joanny, C. Dekker, Nano Lett. 2005, 5, 1193.
A. J. Storm, J. H. Chen, X. S. Ling, H. W. Zandbergen, C. Dekker, Nat. Mater. 2003, 2, 537.
D. Fologea, M. Gershow, B. Ledden, D. S. McNabb, J. A. Golovchenko, J. Li, Nano Lett. 2005, 5, 1905.
M. Wanunu, J. Sutin, B. McNally, A. Chow, A. Meller, Biophys. J. 2008, 95, 4716.
M. Wanunu, W. Morrison, Y. Rabin, A. Y. Grosberg, A. Meller, Nature Nanotech 2010, 5, 160.
S. W. Kowalczyk, C. Dekker, Nano Lett. 2012, 12, 4159.
J. Shim, G. I. Humphreys, B. M. Venkatesan, J. M. Munz, X. Zou, C. Sathe, K. Schulten, F. Kosari, A. M. Nardulli, G. Vasmatzis, R. Bashir, Sci. Rep. 2013, 3, 1389.
J. Li, D. Stein, C. McMullan, D. Branton, M. J. Aziz, J. A. Golovchenko, Nature 2001, 412, 166.
E. Beamish, H. Kwok, V. Tabard-Cossa, M. Godin, Nanotechnology 2012, 23, 405301.
Y. Lin, X. Shi, S.-C. Liu, Y.-L. Ying, Q. Li, R. Gao, F. Fathi, Y.-T. Long, H. Tian, Chem. Commun. 2017, 53, 3539.
J. P. Fried, J. L. Swett, B. Paulose Nadappuram, J. A. Mol, J. B. Edel, A. P. Ivanov, J. R. Yates, Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 4974.
C. Ying, T. Ma, L. Xu, M. Rahmani, Nanomaterials 2022, 12, 2384.
H. Kwok, K. Briggs, V. Tabard-Cossa, PLoS One 2014, 9, e92880.
M. Waugh, K. Briggs, D. Gunn, M. Gibeault, S. King, Q. Ingram, A. M. Jimenez, S. Berryman, D. Lomovtsev, L. Andrzejewski, V. Tabard-Cossa, Nat. Protoc. 2020, 15, 122.
A. T. Carlsen, K. Briggs, A. R. Hall, V. Tabard-Cossa, Nanotechnology 2017, 28, 085304.
A. Oukhaled, B. Cressiot, L. Bacri, M. Pastoriza-Gallego, J.-M. Betton, E. Bourhis, R. Jede, J. Gierak, L. Auvray, J. Pelta, ACS Nano 2011, 5, 3628.
B. Cressiot, A. Oukhaled, G. Patriarche, M. Pastoriza-Gallego, J.-M. Betton, L. Auvray, M. Muthukumar, L. Bacri, J. Pelta, ACS Nano 2012, 6, 6236.
K. Briggs, H. Kwok, V. Tabard-Cossa, Small 2014, 10, 2077.
S. W. Kowalczyk, A. Y. Grosberg, Y. Rabin, C. Dekker, Nanotechnology 2011, 22, 315101.
J. Roman, B. Le Pioufle, L. Auvray, J. Pelta, L. Bacri, Eur. Phys. J. E 2018, 41, 99.
B. Cressiot, E. Braselmann, A. Oukhaled, A. H. Elcock, J. Pelta, P. L. Clark, ACS Nano 2015, 9, 9050.
S. E. Henrickson, M. Misakian, B. Robertson, J. J. Kasianowicz, Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 3057.
L. Payet, M. Martinho, C. Merstorf, M. Pastoriza-Gallego, J. Pelta, V. Viasnoff, L. Auvray, M. Muthukumar, J. Mathé, Biophys. J. 2015, 109, 1600.
S. S. Sorlie, R. Pecora, Macromolecules 1990, 23, 487.
D. E. Smith, T. T. Perkins, S. Chu, Macromolecules 1996, 29, 1372.
A. J. Storm, J. H. Chen, H. W. Zandbergen, C. Dekker, Phys. Rev. E 2005, 71, 051903.
R. Kumar Sharma, I. Agrawal, L. Dai, P. S. Doyle, S. Garaj, Nat. Commun. 2019, 10, 4473.
M. Wanunu, J. Sutin, B. McNally, A. Chow, A. Meller, Biophys. J. 2008, 95, 4716.
A. Oukhaled, L. Bacri, M. Pastoriza-Gallego, J.-M. Betton, J. Pelta, ACS Chem. Biol. 2012, 7, 1935.
Z. Gu, Y.-L. Ying, C. Cao, P. He, Y.-T. Long, Anal. Chem. 2015, 87, 907.
Y. Goto, K. Matsui, I. Yanagi, K. Takeda, Nanoscale 2019, 11, 14426.
Y. M. N. D. Y. Bandara, J. Saharia, B. I. Karawdeniya, J. T. Hagan, J. R. Dwyer, M. J. Kim, Nanotechnology 2020, 31, 335707.
Y. M. N. D. Y. Bandara, B. I. Karawdeniya, J. T. Hagan, R. B. Chevalier, J. R. Dwyer, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 30411.
C. Ying, J. Houghtaling, O. M. Eggenberger, A. Guha, P. Nirmalraj, S. Awasthi, J. Tian, M. Mayer, ACS Nano 2018, 12, 11458.
I. Yanagi, H. Hamamura, R. Akahori, K. Takeda, Sci. Rep. 2018, 8, 10129.
I. Yanagi, R. Akahori, K. Takeda, Sci. Rep. 2019, 9, 13143.