纳米孔中受迫移位链的失平衡特性

从受限通道经纳米孔驱动的聚合物移位

Driven Polymer Translocation through a Nanopore from a Confining Channel

本文结合朗之万动力学模拟与等通量张力传播理论，研究初始受限在窄通道中的聚合物经纳米孔移位的动力学，揭示移位时间标度随通道宽度和链长的变化规律。

长寡聚体和短寡聚体通过纳米孔的相反移位

Opposite translocation of long and short oligomers through a nanopore

我们考虑细长的圆柱形颗粒，建模例如DNA片段或纳米棒，同时在外部施加的电压的作用下通过固态纳米孔移位。特别强调的是把伴随的势能景观，遇到的粒子通过孔由于复杂的相互作用的各种电流体动力学效应超出了小德拜长度的范围。我们发现，跨膜的净势能差可能是相反的符号为短和长的粒子的直径和电荷密度相等（例如低聚物）。因此，热噪声导致通过孔隙向相反方向的偏置扩散。通过附加的膜栅电极，甚至可以控制发生这种传输反转的特定颗粒长度。

利用电动布朗动力学研究双链DNA结合基序在单个纳米孔中驱动的精确电流阻断图谱

Exact current blockade maps of dsDNA bound motifs driven through a solitary nanopore using electrokinetic Brownian dynamics

本研究利用电动布朗动力学探究双链DNA基序在纳米孔中的电流阻断机制，明确反离子凝聚是电流下降主因，且二价离子作用更强，还提出用普通BD模型的体积假设重构电流阻断特性以降低长基因组片段的模拟成本。

纳米孔内支化聚合物的流动注射

Flow-injection of branched polymers inside nanopores

柔性链（线性或分支）可以通过使用流体动力学流动被迫进入狭窄的毛细管。在这里，我们通过考虑抽吸过程的渐进性质来纠正我们先前对这个问题的描述。我们发现，渗透的临界电流，$J\_c$，是由一个单一的斑点的毛细管大小的入口控制，其标度结构是相同的支链和直链。

Discriminating protein tags on dsDNA constructs using a dual Nanopore device

We report a novel simulation strategy that enables us to identify key parameters controlling the experimentally measurable characteristics of structural protein tags on dsDNA construct translocating through a double nanopore setup. First, we validate the scheme in silico by reproducing and explaining the physical origin of the experimental dwell time distributions of the Streptavidin markers on a 48 kbp long dsDNA. These studies reveal the important differences in the characteristics of the protein tags compared to the dynamics of dsDNA segments, immediately providing clues on how to improve t…

使用Péclet数使Polymer通过纳米孔易位以将粗粒模拟调整到实验条件

Using a Péclet Number for the Translocation of Polymer through a Nanopore to Tune Coarse-Grained Simulations to Experimental Conditions

粗粒度模拟通常用于研究DNA通过纳米孔的移位。这些研究中的大多数在相对一般的意义上调查易位过程，并不试图匹配任何特定的实验条件。在这篇手稿中，我们使用的概念的佩克莱数易位，$P_t$，比较漂移扩散平衡在一个典型的实验与一个典型的模拟。我们发现，与使用dsDNA的实验条件相比，标准的粗粒度方法高估了扩散效应5到50倍。通过定义一个粗粒度参数$λ$，我们能够纠正这一点，并调整模拟复制实验$P_t$（对于dsDNA和其他情况）。为了显示特定的$P_t$可以对易位的动力学产生的影响，我们针对两种不同类型的驱动力在宽范围的$P_t$值上进行模拟：施加在孔中的力和施加到聚合物末端的拉力。当$P_t$将系统从扩散主导的状态带到漂移主导的状态时，观察到各种效应，包括易位时间$τ$对$P_t$的非单调依赖性和易位概率的急剧上升。比较这两种力的情况下，说明了拥挤效应的影响，发生在反侧：一个非单调的依赖性的$τ$分布的宽度得到的孔隙力，但不是拉力。

自由能与扩散性在聚合物穿出的福克-计划理论中

Free Energy and Diffusivity in the Fokker-Planck Theory of Polymer Translocation

研究通过元动力学模拟和经典兰格-恩动力学模拟，探讨了聚合物穿出纳米孔的自由能景观和扩散性，发现扩散性指数β偏离胡斯理论预测。

Polymer在纳米孔中强制迁移的标度指数

Scaling exponents of Forced Polymer Translocation through a nano-pore

我们研究了移位均聚物通过一个薄的孔驱动的外部领域内存在的孔只使用Langevin动力学（LD）模拟在三维（3D）的几个标度特性。特别是最近的几个理论和数值研究，显然是相互矛盾的动机，我们确定的平均易位时间，质心的平均速度，$<v_{CM}>$，易位过程中的有效回转半径的标度指数的链长依赖性，以及作为移位时间的函数的移位坐标的标度指数（$s$ -坐标）。我们进一步讨论的可能性，在驱动易位的情况下，有限的孔径和它的几何形状可能是负责的veclocity标度指数小于统一和讨论的范围内的$N$这里研究的孔的几何形状上的标度指数的依赖关系。

Polymer translocation in an environment of active rods

We consider the dynamics of a translocation process of a flexible linear polymer through a nanopore into an environment of active rods in the {\it trans} side. Using Langevin dynamics simulations we find that the rods facilitate translocation to the {\it trans} side even when there are initially more monomers on the {\it cis} than on the {\it trans} side. Structural analysis of the translocating polymer reveals that active rods induce a folded structure to the {\it trans}-side subchain in the case of successful translocation events. By keeping the initial number of monomers on the {\it cis}-si…

DNA在电压门控纳米孔内的横向捕获

Lateral trapping of DNA inside a voltage gated nanopore

当穿孔膜包含嵌入式电极时，解决了短DNA片段通过纳米孔的移位。精确的数值解耦合泊松，能斯特-普朗克，斯托克斯方程的一个现实的，完全三维的设置，以及分析近似的简化模型。通过向膜电极施加合适的电压，可以迫使DNA优选沿着孔轴或在离孔壁很小但有限的距离处穿过孔。

末端拉动的polymer移位通过纳米孔的动力学

Dynamics of end-pulled polymer translocation through a nanopore

我们考虑的易位动力学的聚合物链迫使通过纳米孔的外力在其头部单体的反式侧。对于一个适当的理论治疗，我们推广的等通量张力传播（IFTP）理论，包括摩擦所产生的反侧子链。该理论揭示了一个复杂的情况下，多个缩放制度取决于顺式和反式侧子链的配置。在限制的高驱动力$f$，这样的反式子链是强烈拉伸，该理论是在良好的协议与分子动力学模拟，并允许一个精确的解析解的缩放的易位时间$τ$作为链长$N_0$和$f$的函数。在这种情况下，$τ \sim N_0^α f^β$的渐近标度指数为$α=2$和$β=-1$。该理论揭示了由顺式侧子链和孔摩擦引起的显著的校正-缩放项，这导致从下面非常缓慢地接近$α=2$作为增加$N_0$的函数。

当结是螺旋绞旋时

When Knots are Plectonemes

本研究发现纳米孔中dsDNA易位时被误认为结的特征实为螺旋绞旋，其形成由溶剂流诱导的DNA旋转和扭转传播主导，为准确分析聚合物运输提供了新视角。

来自通过纳米孔的驱动移位的解卷积链不均匀性

Deconvoluting chain heterogeneities from driven translocation through a nano-pore

本文研究了二维可压缩半柔性链的移位动力学，该链由大小分别为$m$和$n$的刚性链段（$S$）和柔性链段（$F$）交替组成，链长分别为不同的$N$.模型中的自由参数是控制三体相互作用项的弯曲刚度$κ_b$、连续单体之间的FENE（键）势中的弹性常数$k_F$、以及链段长度$m$和$n$和重复单元$p$（$N=m_pn_p$）和溶剂粘度$γ$。我们表明，由于熵势垒的变化和链骨干上的非均匀粘性阻力的各种情况是可能的充分体现在等待时间分布的易位链。这些信息可以被解卷积以提取各种长度尺度下的链的机械性质，因此可以用于基于纳米孔的方法来探测生物分子，例如DNA、RNA和蛋白质。

不良溶剂诱导的Polymer易位

Polymer Translocation Induced by a Bad Solvent

我们采用3D Langevin动力学模拟来研究在不对称溶剂条件下聚合物链通过纳米孔移位的动力学。最初，大部分链（$>$ 50%）被置于良溶剂中的\textit{cis}侧，而$trans$链段被置于不良溶剂中，这导致链塌陷并促进从$cis$向$trans$侧的移位。特别是，我们研究了棘轮效应的小球形成在\textit{trans}侧创建的易位的部分，以及这种棘轮驱动系统向更快的易位。不像在无偏或外部强制易位的平均首次通过时间$\langle τ\rangle $的情况下，其特征在于通常由代数缩放作为一个函数的链长$N$与一个单一的标度指数$α$，和直方图的平均首次通过时间$P(τ/\langleτ\rangle)$表现出缩放，我们发现，缩放是没有很好地遵守。对于相对长的链，我们发现$\langle τ\rangle \sim N^α$，其中$α\approx 1$为$\varepsilon/k_{B}T > 1$。在这个极限下，我们还发现，易位进行与一个几乎恒定的速度的个别珠（单体），这是由于卷曲的小球。我们提供了一个近似的理论，假设旋转运动限制在一个2D的磁盘上，以证明有一个交叉的扩散行为的质量中心的短链到一个单一的文件易位的长链，其中的平均易位时间与链长$N$线性缩放。

polymer的强制移位：动力学标度与MD模拟

Forced translocation of a polymer: dynamical scaling vs. MD-simulation

我们建议的力诱导的易位动力学的聚合物链通过纳米孔的理论描述。我们的考虑是基于拉伸链的拉伸（Pincus）斑点图像和张力沿链骨架传播的概念，最近提出的T。酒江驱动力与作用于孔内的每个链段的化学势梯度相关联。根据其强度，聚合物运动的不同状态（以典型的链构象命名，“喇叭”，“茎-喇叭”等）发生.假设局部驱动力和阻力相等（即，在准静态近似下），我们导出了拉伸前沿位置$X(t)$的运动方程。我们表明，平均易位时间$<τ>$的比例律的变化从$<τ> \sim N^{2ν}/f^{1/ν}$ $<τ> \sim N^{1+ν}/f$（自由排水的情况下）的无量纲力${\widetilde f}_{R} = a N^νf /T$（其中$a$，$N$，$ν$，$f$，$T$分别是库恩段长度，链长，弗洛里指数，驱动力，和温度）的增加。这些和其他预测进行了测试的分子动力学（MD）模拟。来自我们的计算机实验的数据确实表明，移位标度指数$α$随着拉力${\widetilde f}_{R}$而增长，尽管观察到的指数$α$保持系统地小于理论预测值。这可能与在准静态近似中被忽略的波动有关。

Polymer在施加的外场下移位通过纳米孔

Polymer translocation through a nanopore under an applied external field

我们研究了聚合物在外加电场作用下通过纳米孔的动力学行为，采用了具有单段Monte Carlo移动的二维波动键模型。我们重点研究了场强$E$、链长$N$和孔长$L$对强制移位的影响。作为我们的主要结果，我们发现了一个交叉缩放的易位时间$τ$与链长从$τ\sim N^{2ν}$相对较短的聚合物$τ\sim N^{1 + ν}$较长的链，其中$ν$是弗洛里指数。我们证明，这种交叉是由于改变的易位速度v上的链长的依赖性。对于相对短链的$v \sim N^{- ν}$，其与长链聚合物的$v \sim N^{- 1}$交叉。其原因是随着PDMATHAMN的增加，在孔的出口附近存在高密度的片段，这由于链的缓慢松弛而减慢了易位过程。对于长纳米孔的情况，其中$R_\parallel $，即沿着孔的回转半径$R_{g}$，小于孔长度，我们发现移位时间与链长度没有明显的比例关系。然而，对于大的$N$，渐近缩放$τ\sim N^{1 + ν}$被恢复。在这种情况下，$τ$几乎不依赖于$L$。我们以前已经发现，对于一个聚合物，这是最初放置在中间的孔，有一个最小的逃逸时间为$R_\parallel \approx L$。我们在这里表明，这个最小值持续为弱场$E$，使$EL$小于某个临界值，但消失为大值的$EL$。