Ett team av forskare från Delft University of Technology (Nederländerna) tillkännager en ny typ av nanoporeenheter som väsentligt kan påverka hur vi screenar DNA -molekyler, till exempel för att läsa av deras sekvens. I en artikel med titeln 'DNA Translocation through Graphene Nanopores' (publicerad online i Nano bokstäver ), de rapporterar en ny teknik för att tillverka små hål i ett lager av grafen och de lyckades upptäcka rörelsen hos enskilda DNA -molekyler som rör sig genom ett sådant hål.
Det finns en världsomspännande tävling för att utveckla snabba och billiga strategier för att sekvensera DNA, det är, att läsa av innehållet i vårt genom. Särskilt lovande för nästa generations sekvensering är enheter där man mäter på enstaka molekyler. Tänk dig en enda DNA -molekyl från en av dina celler (3 miljarder baser, 1 meter lång om du skulle sträcka den från huvud till svans) som läses - bas per bas - i realtid medan du glider mellan två av dina fingrar. Detta är vad postdoc dr. Gregory Schneider i gruppen av professor Cees Dekker och kollegor från Kavli Institute of Nanoscience har i åtanke. De visade nu ett första steg i den riktningen:Att skjuta en enda molekyl av DNA genom ett litet nanoskalahål i det tunnaste membranet som naturen kan erbjuda, ett 1-atom tunt lager av grafen.
Graphene är ett unikt och mycket speciellt material, och ändå allmänt tillgänglig:Alla har grafen hemma:grafit är gjord av lager av grafen och förekommer i till exempel kol av pennor, träkol, eller ljussot. Men i denna forskning, grafen används på grund av den speciella egenskapen att man kan göra en-atom-tunna monoskikt av grafen. Varför är ett sådant ultratunt membran viktigt? Låt oss gå tillbaka till den tråden som glider mellan fingrarna. Avståndet mellan två baser i DNA är mycket litet, ungefär en halv nanometer, som är 100000 gånger mindre än bredden på ett människohår! För att läsa av varje bas längs DNA:t, man behöver därför en inspelare som är mindre än den halva nanometern. Om dina fingrar kan skalas ner till den storleken, du är i affärer. Och det är här dessa atomtunna grafenmembran är avgörande.
Vad Schneider och medarbetare gjorde var att tillverka ett nanometer -hål - kallat nanopore - i grafenmembranet, som representerar den perfekta inspelaren. De visade att enkla molekyler av DNA i vatten kan dras genom en sådan grafen -nanopor och, viktigt, att varje DNA -molekyl kan detekteras när den passerar genom poren. Detekteringstekniken är mycket enkel:vid applicering av en elektrisk spänning över nanoporen, joner i lösningen börjar flöda genom hålet och en ström detekteras. Denna ström blir mindre när en DNA -molekyl kommer in i nanoporen och blockerar delvis jonflödet. Varje enskild DNA -molekyl som glider genom porerna detekteras således genom att strömmen sjunker.
DNA:t flyttar bas per bas genom nanoporen. Med den atomtunna grafen -nanoporen har en i princip potential att avläsa DNA -sekvensen, bas per bas. Ett antal grupper världen över har försökt förverkliga grafen -nanoporer. Schneider et al är de första som rapporterar sina resultat den här veckan.
DNA -translokation genom nanoporer har utvecklats tidigare av Dekker lab och andra, till exempel med SiN -membran. Graphene nanoporer erbjuder nya möjligheter - många fler än sekvensering. Eftersom grafen, till skillnad från SiN, är en utmärkt konduktör, ett uppenbart nästa steg är att använda grafens inneboende ledande egenskaper. Nanopores erbjuder en rad möjligheter för sensorer för vetenskap och applikationer.
