Solid-state nanopores are a promising platform for characterizing proteins. In order to improve their lifetime and prevent fouling, Polyethylene Glycol (PEG) grafting is one of the most efficient and low-cost solutions. Different models to calculate the PEG thickness do not consider their interaction with the nanopore inner surface nor the effect of confinement. Here, we investigate by molecular dynamic simulation the PEG conformation inside a nanopore in the case of hydrophobic and hydrophilic nanopores. Our results reveal that the nanopore inner surface plays a role in the PEG organization and, thus, in the speed of the salt constituent. The resulting pair interaction between PEG and its environment clearly shows a more important affinity for K+ compared to Li+ cations.
REFERENCES
1.
N.
Varongchayakul
, J.
Song
, A.
Meller
, and M. W.
Grinstaff
, Chem. Soc. Rev.
47
, 8512
(2018
).2.
D.
Kozak
, W.
Anderson
, R.
Vogel
, and M.
Trau
, Nano Today
6
, 531
(2011
).3.
L.
Luo
, S. R.
German
, W.-J.
Lan
, D. A.
Holden
, T. L.
Mega
, and H. S.
White
, Annu. Rev. Anal. Chem.
7
, 513
(2014
).4.
Y.
Zhang
, J.
Zhao
, W.
Si
, Y.
Kan
, Z.
Xu
, J.
Sha
, and Y.
Chen
, Small Methods
4
, 1900893
(2020
).5.
S.
Balme
, P. E.
Coulon
, M.
Lepoitevin
, B.
Charlot
, N.
Yandrapalli
, C.
Favard
, D.
Muriaux
, M.
Bechelany
, and J.-M.
Janot
, Langmuir
32
, 8916
(2016
).6.
D.
Fologea
, B.
Ledden
, D. S.
McNabb
, and J.
Li
, Appl. Phys. Lett.
91
, 539011
(2007
).7.
J.
Larkin
, R. Y.
Henley
, M.
Muthukumar
, J. K.
Rosenstein
, and M.
Wanunu
, Biophys. J.
106
, 696
(2014
).8.
C.
Plesa
, S. W.
Kowalczyk
, R.
Zinsmeester
, A. Y.
Grosberg
, Y.
Rabin
, and C.
Dekker
, Nano Lett.
13
, 658
(2013
).9.
E. C.
Yusko
, J. M.
Johnson
, S.
Majd
, P.
Prangkio
, R. C.
Rollings
, J.
Li
, J.
Yang
, and M.
Mayer
, Nat. Nanotechnol.
6
, 253
(2011
).10.
E. C.
Yusko
, B. R.
Bruhn
, O. M.
Eggenberger
, J.
Houghtaling
, R. C.
Rollings
, N. C.
Walsh
, S.
Nandivada
, M.
Pindrus
, A. R.
Hall
, D.
Sept
, J.
Li
, D. S.
Kalonia
, and M.
Mayer
, Nat. Nanotechnol.
12
, 360
(2017
).11.
E. C.
Yusko
, P.
Prangkio
, D.
Sept
, R. C.
Rollings
, J.
Li
, and M.
Mayer
, ACS Nano
6
, 5909
(2012
).12.
N.
Giamblanco
, D.
Coglitore
, A.
Gubbiotti
, T.
Ma
, E.
Balanzat
, J.-M.
Janot
, M.
Chinappi
, and S.
Balme
, Anal. Chem.
90
, 12900
(2018
).13.
R.
Hu
, J. V.
Rodrigues
, P.
Waduge
, H.
Yamazaki
, B.
Cressiot
, Y.
Chishti
, L.
Makowski
, D.
Yu
, E.
Shakhnovich
, Q.
Zhao
, and M.
Wanunu
, ACS Nano
12
, 4494
(2018
).14.
P.
Waduge
, R.
Hu
, P.
Bandarkar
, H.
Yamazaki
, B.
Cressiot
, Q.
Zhao
, P. C.
Whitford
, and M.
Wanunu
, ACS Nano
11
, 5706
(2017
).15.
D. S.
Talaga
and J.
Li
, J. Am. Chem. Soc.
131
, 9287
(2009
).16.
A.
Oukhaled
, B.
Cressiot
, L.
Bacri
, M.
Pastoriza-Gallego
, J.-M.
Betton
, E.
Bourhis
, R.
Jede
, J.
Gierak
, L.
Auvray
, and J.
Pelta
, ACS Nano
5
, 3628
(2011
).17.
H.
Kwok
, K.
Briggs
, and V.
Tabard-Cossa
, PLoS One
9
, e92880
(2014
).18.
X.
Wang
, M. D.
Wilkinson
, X.
Lin
, R.
Ren
, K. R.
Willison
, A. P.
Ivanov
, J.
Baum
, and J. B.
Edel
, Chem. Sci.
11
, 970
(2020
).19.
L. T.
Sexton
, L. P.
Horne
, S. A.
Sherrill
, G. W.
Bishop
, L. A.
Baker
, and C. R.
Martin
, J. Am. Chem. Soc.
129
, 13144
(2007
).20.
S.
Awasthi
, P.
Sriboonpeng
, C.
Ying
, J.
Houghtaling
, I.
Shorubalko
, S.
Marion
, S. J.
Davis
, L.
Sola
, M.
Chiari
, A.
Radenovic
, and M.
Mayer
, Small Methods
4
, 2000177
(2020
).21.
C. C.
Chau
, S. E.
Radford
, E. W.
Hewitt
, and P.
Actis
, Nano Lett.
20
, 5553
(2020
).22.
R.-J.
Yu
, S.-M.
Lu
, S.-W.
Xu
, Y.-J.
Li
, Q.
Xu
, Y.-L.
Ying
, and Y.-T.
Long
, Chem. Sci.
10
, 10728
(2019
).23.
N.
Giamblanco
, D.
Coglitore
, J.-M.
Janot
, P. E.
Coulon
, B.
Charlot
, and S.
Balme
, Sens. Actuators, B
260
, 736
(2018
).24.
N.
Giamblanco
, Y.
Fichou
, J.-M.
Janot
, E.
Balanzat
, S.
Han
, and S.
Balme
, ACS Sens.
5
, 1158
(2020
).25.
N.
Giamblanco
, J.-M.
Janot
, A.
Gubbiotti
, M.
Chinappi
, and S.
Balme
, Small Methods
4
, 1900703
(2020
).26.
T.
Ma
, M.
Walko
, M.
Lepoitevin
, J.-M.
Janot
, E.
Balanzat
, A.
Kocer
, and S.
Balme
, Adv. Mater. Interfaces
5
, 1701051
(2018
).27.
G.
Emilsson
, R. L.
Schoch
, L.
Feuz
, F.
Höök
, R. Y. H.
Lim
, and A. B.
Dahlin
, ACS Appl. Mater. Interfaces
7
, 7505
(2015
).28.
J. E.
Mark
and P. J.
Flory
, J. Am. Chem. Soc.
87
, 1415
(1965
).29.
J.
Roman
, O.
Français
, N.
Jarroux
, G.
Patriarche
, J.
Pelta
, L.
Bacri
, and B.
Le Pioufle
, ACS Sens.
3
, 2129
(2018
).30.
J.
Roman
, N.
Jarroux
, G.
Patriarche
, O.
Français
, J.
Pelta
, B.
Le Pioufle
, and L.
Bacri
, ACS Appl. Mater. Interfaces
9
, 41634
(2017
).31.
O.
Peleg
, M.
Tagliazucchi
, M.
Kröger
, Y.
Rabin
, and I.
Szleifer
, ACS Nano
5
, 4737
(2011
).32.
L.
Xue
, H.
Yamazaki
, R.
Ren
, M.
Wanunu
, A. P.
Ivanov
, and J. B.
Edel
, Nat. Rev. Mater.
5
, 931
(2020
).33.
M.
Lepoitevin
, T.
Ma
, M.
Bechelany
, J.-M.
Janot
, and S.
Balme
, Adv. Colloid Interface Sci.
250
, 195
(2017
).34.
T.
Ma
, J.-M.
Janot
, and S.
Balme
, Small Methods
4
, 2000366
(2020
).35.
J. C.
Phillips
, D. J.
Hardy
, J. D. C.
Maia
, J. E.
Stone
, J. V.
Ribeiro
, R. C.
Bernardi
, R.
Buch
, G.
Fiorin
, J.
Hénin
, W.
Jiang
, R.
McGreevy
, M. C. R.
Melo
, B. K.
Radak
, R. D.
Skeel
, A.
Singharoy
, Y.
Wang
, B.
Roux
, A.
Aksimentiev
, Z.
Luthey-Schulten
, L. V.
Kalé
, K.
Schulten
, C.
Chipot
, and E.
Tajkhorshid
, J. Chem. Phys.
153
, 044130
(2020
).36.
R. B.
Best
, X.
Zhu
, J.
Shim
, P. E. M.
Lopes
, J.
Mittal
, M.
Feig
, and A. D.
Mackerell
, J. Chem. Theory Comput.
8
, 3257
(2012
).37.
S. E.
Feller
, Y.
Zhang
, R. W.
Pastor
, and B. R.
Brooks
, J. Chem. Phys.
103
, 4613
(1995
).38.
39.
T.
Darden
, D.
York
, and L.
Pedersen
, J. Chem. Phys.
98
, 10089
(1993
).40.
F.
Kienberger
, V. P.
Pastushenko
, G.
Kada
, H. J.
Gruber
, C.
Riener
, H.
Schindler
, and P.
Hinterdorfer
, Single Mol.
1
, 123
(2000
).41.
H.
Lee
, R. M.
Venable
, A. D.
Mackerell
, and R. W.
Pastor
, Biophys. J.
95
, 1590
(2008
).42.
F.
Oesterhelt
, M.
Rief
, and H. E.
Gaub
, New J. Phys.
1
, 6
(1999
).© 2021 Author(s).
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.