آرمان صادقی

تعیین توالی DNA به منظور دست یابی به ترتیب قرار گرفتن نوکلئوتیدهای تشکیل دهنده ی DNA صورت می گیرد که یکی از موضوعات مهم و پرکاربرد در زمینه ی زیست شناسی مولکولی در آزمایشگاه های بیولوژیکی به شمار می آید و کاربرد وسیعی در کشفیات و پژوهش های علمی دارد. یکی از روش های آزمایشگاهی نوین که از اواخر دهه ی 1990 به کار می رود، تعیین توالی با استفاده از نانومنافذ می باشد که به عنوان حسگرهای زیستی به کار می روند. با توجه به اهمیت در نظر گرفتن خواص سطحی مانند لغزش در مقیاس نانومتری و در نظر گرفتن خواص DNA می توان دریافت که با توجه به خاصیت آب گریز بودن نوکلئوتیدهای آن، در سطح تماس سیال و DNA لغزش قابل توجهی وجود دارد. در این پژوهش به بررسی تئوریک اثر لغزش در جداره ی DNA بر سرعت الکتروفورزی آن در فرآیند توالی یابی از میان نانومنافذ صلب و نرم با استفاده از حل های تحلیلی و عددی پرداخته شده است. در حل تحلیلی از معادلات پواسون-بولتزمن جهت به دست آوردن توزیع پتانسیل الکتریکی و در حل عددی از معادلات نرنست-پلانک جهت حل معادلات انتقال جرم و نهایتاً توزیع پتانسیل الکتریکی استفاده شده است. جهت حل میدان سرعت سیال نیز از معادلات ناویر-استوکس استفاده شده است. از مقایسه ی دو حل موجود در شرایط متفاوت مشاهده می شود که خطای بین دو حل کم تر از 20% بوده و نتایج حل تحلیلی نیز در حالت های خاص با نتایج تحقیقات موجود سازگار می باشد. با در نظر گرفتن لغزش هیدرودینامیکی در جداره ی DNA به اندازه ی حداکثر "5/0" nm سرعت الکتروفورزی در شرایط لغزشی متفاوت محاسبه و با حالت غیرلغزشی مشابه مقایسه شده است. مشاهده می شودکه نسبت سرعت جریان الکترواسموزی در شرایطی با بیشترین میزان لغزش در جداره ی DNA نسبت به حالت غیرلغزشی، در نانومنفذ صلب و نرم که دارای دیواره ی با چگالی بار منفی می باشند، به ترتیب برابر 71/0 و 32/0 بوده که این نسبت برای سرعت الکتروفورزی DNA برابر 56/3 و 6/5 می باشد. اما در حالتی که دیواره ی نانومنافذ از لحاظ الکتریکی خنثی باشد، نسبت افزایش سرعت الکتروفورزی در حالتی که بیشترین میزان لغزش برای دو نانومنفذ صلب و نرم وجود دارد به ترتیب به 5/2 و 9/1 تغییر می یابند. اثر لغزش بر سرعت الکتروفوزی در مقادیر مختلف غلظت یونی، چگالی بار الکتریکی، نرمی PEL و ... مورد بررسی قرار گرفته است. در تمامی حالات مشاهده می شود که وجود لغزش در سطح مذکور، با کاهش فعل و انفعالات میان سطوح وکاهش نرخ برشی در EDL شکل گرفته بر روی آن، موجب افزایش سرعت الکتروفورزی گشته و به موجب این امر سرعت جریان الکترواسموزی در این جدار کاهش می یابد. اثر لغزش بر این سرعت با توجه به مقیاس مسئله ی مورد بررسی قابل توجه بوده و لازم است که در تعیین مقدار سایر پارامترها، وجود این اثر در نظر گرفته شود.