综述：固态纳米孔单分子捕获：进展与挑战

　　本综述系统评述了固态纳米孔（SSN）技术在单分子检测领域的最新突破，重点探讨了纳米孔制备、功能化修饰与驱动机制调控对捕获效率的提升策略，为生命科学基础研究和临床诊断应用提供了重要技术参考。

　　

Abstract

固态纳米孔技术已成为单分子检测领域的革命性工具，能够实现对DNA、RNA和蛋白质等生物分子的无标记（label-free）实时分析。理解生物分子通过固态纳米孔的捕获机制与动态易位过程，对推动生命科学基础研究和临床应用至关重要。本文聚焦影响固态纳米孔单分子捕获效率的关键因素，重点综述了在提升该效率方面取得的重大进展。

纳米孔制备技术的进展

高精度、结构稳健的纳米孔制备是提升单分子捕获效率的基础。先进制备方法如聚焦离子束（FIB）雕刻和透射电子显微镜（TEM）钻孔技术，能够制造出尺寸可控、表面特性一致的纳米孔。这些技术进展显著提高了纳米孔的重复性和可靠性，为精确的单分子分析奠定了基础。

提升捕获效率的策略

提升捕获效率主要通过两种策略实现：纳米孔功能化与驱动机制调制。纳米孔内壁的化学功能化，例如通过硅烷化或聚合物涂层修饰，可以特异性地增强目标分子与孔道的相互作用，从而提高捕获率。在驱动机制方面，除传统的电泳驱动外，新引入了流体压力、光压及化学梯度等多元驱动方式，这些方法能更精细地控制分子易位动力学，减少无效捕获。

单分子捕获验证与易位监测技术

验证单分子捕获事件并实时监测易位过程是技术发展的核心。当前最先进的技术包括高带宽电流测量和荧光同步成像技术。这些方法能够提供分子易位过程中的离子电流阻塞信号（ion current blockage）和空间位置信息，为理解分子构象变化与孔道相互作用提供了多维数据。

存在的挑战与未来方向

尽管技术取得显著进展，该领域仍面临诸多挑战。主要包括纳米孔制造的批次间差异性、在复杂生物样品中的信噪比问题以及长时间测量的稳定性不足。未来的研究方向应着眼于开发可扩展的高通量纳米孔阵列、集成多模态传感技术，以及利用人工智能（AI）进行实时信号解析。通过跨学科合作，将进一步推动固态纳米孔技术在基因组学、蛋白质组学及精准医疗中的应用。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。