Geri Dön

Electrostatics of polymer translocation through membrane nanopores in electrolyte solutions

Elektrolit içeren nanoporlardan polimertranslokasyonunun elektrostatigi

PDF İndir

  1. Tez No: 664261
  2. Yazar: GHADA MAHMOUD ABDULLAH MOHAMED GHADA MAHMOUD ABDULLAH MOHAMED
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ŞAHİN BÜYÜKDAĞLI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

DNA gibi y¨ukl¨u polimerlerin genetik kodunun polimer translokasyonu y¨ontemiyle okunabilmesi i¸cin, DNA'nın y¨uksek s¨uratle nanopora ¸cekilip, translokasyon s¨uresinin uzatılması amacıyla nanoporda yava¸slatılması gerekir. Bu ¸sartları sa˘glayan deneysel ko¸sulları belirlemek i¸cin, elektrolit rezervuarına ba˘glı nanoporlardan y¨ukl¨u polimerlerin ge¸ci¸si i¸cin gerekli elektrostatik enerjiyi hesaplıyoruz. Bu ama¸cla, polymer ve y¨uzeyi y¨ukl¨u nanoporla etkile¸sen Coulomb sıvısının istatistiksel da˘gılım fonksiyonunu fonksiyonel integral yakla¸sımıyla ifade ediyoruz. Bu fonksiyonel integrali yakla¸sık y¨ontemlerle hesaplayarak polimerin serbest enerjisini ¸cıkarıyoruz. Serbest enerjinin ion yo˘gunlu˘gu ve nanopor y¨uzey y¨uk¨u gibi deneysel olarak kontrol edilebilen parametrelerle de˘gi¸simini inceleyerek optimal translokasyon ¸sartlarını belirliyoruz

Özet (Çeviri)

The transport of polymers across membranes in electrolyte solutions happens in most biological systems and is necessary for cells to function. Moreover, the polymer translocation process has proven to be very important in experiments and applications as well, providing a rich source of information about the polymer's size and composition [1], [2], making the polymer translocation procedure a potential sequencing method that is efficient, cheap, and quick [3], [4]. However, no consensus on the theoretical understanding of the translocation mechanism has been reached yet [3], leaving it a major challenge for theoretical modelling due to its steric, hydrodynamic, and electrostatic interactions [2], [5]. Here, we calculate the electrostatic energy cost of the translocating polymer in both the approach and translocation phases and investigate the dependence of the polymer's grand potential on different model tunable parameters. In the case of neutral membranes, low permittivity carbon-based membranes repel the approaching polymer with energy magnitude between ∼ 11 kBT and ∼ 27 kBT, while high permittivity engineered membranes attract the approaching polymer with almost the same energy magnitude. This behavior can be attributed to polymer imagecharge interactions, which become amplified with low permittivity membranes. In strong salt solutions, the membrane exhibits a repulsive barrier that turns to a metastable well in dilute solutions. In pure solvents, the metastable well becomes a deep, stable well that traps the polymer in the pore for some time, where the translocation phase is mainly governed by the attractive trans-cis side interaction. For weakly charged membranes, the membrane charge attraction wins over the image-charge repulsion, leading to an attractive minimum at zt ≈ −1 nm followed by a repulsive barrier at lt = L/2 while for stronger membrane charges, the attractive well turns to a metastable point followed by an attractive, stable well. These results suggest that, in translocation experiments, DNA motion can be controlled by tuning the system parameters, such as the solution concentration or the membrane charge.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    245395

    MEMS scanners for spectroscopy and laser scanning systems

    Spektroskopi ve lazer tarama sistemleri için MEMS tarayıcı geliştirilmesi

    ÇAĞLAR ATAMAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAKAN ÜREY

  2. Tez No

    493286

    Difteri toksinine karşı moleküler baskılama yöntemi ile geliştirilen plastik antikorun ın vitro etkinliğinin belirlenmesi

    Determination of in vitro activity of plastic antibody developed for diphtheria toxin by molecular imprinting

    SÜLEYMAN SERDAR ALKANLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Biyoteknolojiİstanbul Üniversitesi

    Biyofizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HANDAN AKÇAKAYA

  3. Tez No

    858479

    IONIC CURRENT RECTIFICATION PHENOMENA IN ASYMMETRICAL POLYMER NANOPORES UNDER SALT GRADIENTS

    TUZ GRADYANLARI ALTINDA ASİMETRİK POLİMER NANOGÖZENEKLERDE İYONİK AKIM DÜZELTME FENOMENİ

    MURAT BAKIRCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiOld Domınıon Unıversıty

    Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SHİZHİ QİAN

  4. Tez No

    611449

    Preparation of polymer coated magnetic nanoparticles for pH and temperature responsive drug delivery

    Polimer kaplı manyetik nanoparçacıkların pH ve sıcaklığa duyarlı ilaç salımında kullanımı

    CANAN ÇİL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. FATMA NEŞE KÖK

  5. Tez No

    581622

    Computational modelling of electro-active polymers

    Elektro-aktif polimerlerin hesaplamalı modellenmesi

    SİNAN FIRAT DAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE

Geri Dön