شماره ركورد
28547
پديد آورنده
حسين هدايتي
عنوان
شبيه سازي عبور DNA از داخل نانو حفره گرافن و تاثير برهمكنش آن با آب
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
فيزيك
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1402/04/24
استاد راهنما
دكتر روح الله عبدالوهاب
دانشكده
فيزيك
چكيده
امروزه ما از اهميت شناسايي ساختار دياناي در علوم مختلف مانند داروسازي، ژنشناختي، كشاورزي و بسياري از علوم ديگر آگاه هستيم. شناسايي ساختار دياناي در افزايش آگاهي ما نسبت به بسياري از بيماريهاي ژنتيكي، اتخاذ يك شيوه درماني مؤثر، شخصيت و تكامل انسان كمك بسيار بزرگي ميكند. جهت شناسايي ساختار دياناي روشهاي گوناگوني پيشنهاد شده كه اغلب اين روشها در كنار اثربخشي داراي معايبي همچون بالابودن هزينه، صرف زمان براي دستيابي به نتايج و اغلب، نتايج با خطاي بالا گزارش شدند. دانشمندان در تلاش براي يافتن راهي جهت غلبه بر اين معايب به نانو حفرهها دست يافتند ساختار دياناي را بادقت بالا و صرف زمان و هزينه پايين نسبت به روشهاي قبلي شناسايي كند. هنگام عبور دياناي از درون نانو حفره، دياناي سرعت بسيار بالايي دارد كه اين سرعت عمل شناسايي ساختار تك نوكلئوتيدها را با مشكل روبرو ميكند. روشهاي زيادي از جمله افزايش غلظت محلول يوني، افزايش و يا كاهش قطر نانو حفره، افزايش و يا كاهش تعداد پايههاي دياناي پيشنهاد شدند. در پژوهش حاضر به بررسي اثر ميدان الكتريكي بر عبور دياناي دو رشته از درون نانو حفره گرافن با استفاده از شبيهسازي ديناميك مولكولي پرداخته خواهد شد. علاوه بر اين به اثر اين ميدان بر مولكولهاي آب درون حفره نيز اشارهاي خواهد شد. نتايج نشاندهنده اين واقعيت است كه زايش قدرت ميدان الكتريكي منجر به افزايش احتمال به دام افتادن دياناي به درون حفره گرافن ميگردد؛ اما در مقابل سرعت عبور را از درون حفره زياد ميكند يا زمان عبور را كوتاه ميكند. در مقابل ميدان الكتريكي باعث تجمع مولكول هاي آب در درون حفره ميگردد كه اين تجمع با افزايش ميدان افزايش مييابد. روش مورد بررسي در اين پژوهش براي بالابردن احتمال به دام افتادن دياناي در توالييابي بر پايه نانو حفره گرافن ميتواند مورداستفاده قرار بگيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1402/04/31
عنوان به انگليسي
Simulation of DNA translocation through the graphene nanopore and its interaction with water
تاريخ بهره برداري
7/14/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حسين هدايتي
چكيده به لاتين
Presently, the significance of ascertaining the configuration of DNA in sundry disciplines such as pharmacology, genetics, agriculture, and numerous other fields is well-established. The identification of DNA's structure is instrumental in augmenting our cognizance of multiple genetic ailments, adopting efficacious treatment modalities, and comprehending human personality and evolution. Various approaches have been proposed to determine the structure of DNA, albeit most of these methods, besides their effectiveness, have drawbacks such as elevated costs, time-intensive protocols to procure results, and oftentimes, the outcomes were reported with a high degree of error. In an endeavor to surmount these limitations, scientists have discovered nanopores as a means to identify DNA's structure with superior precision and reduced time and cost in comparison to prior methods. When DNA traverses the nanopore, it exhibits a remarkably high velocity, thereby rendering the determination of the structure of individual nucleotides a formidable task. Numerous techniques have been suggested to address this challenge, such as augmenting the concentration of the ionic solution, varying the diameter of the nanopore, as well as modifying the number of DNA bases. In this investigation, we will explore the impact of an electric field on the transit of double-stranded DNA through the graphene nanopore, utilizing molecular dynamics simulation. Additionally, we will address the impact of this field on the water molecules within the cavity. The findings indicate that augmenting the strength of the electric field leads to heightened likelihood of DNA entrapment within the graphene cavity. Conversely, it also results in an acceleration of the DNA's transit through the cavity or a reduction in transit time. Correspondingly, the electric field triggers the accumulation of water molecules inside the cavity, which escalates with augmented field strength. The approach evaluated in this research may be utilized to raise the likelihood of DNA capture within graphene nanopore-based sequencing.
كليدواژه هاي فارسي
گرافن , ديناميك مولكولي , توالي دي ان اي
كليدواژه هاي لاتين
graphene , MD , DNA sequencing
Author
Hossein Hedayati
SuperVisor
Rouhollah Abdolvahab