Forskare vid Oak Ridge National Laboratory och Yale University har utvecklat ett nytt koncept för användning i en höghastighets genomisk sekvenseringsenhet som kan ha potential att avsevärt sänka kostnaderna.
"Den låga kostnaden - om den kan uppnås - skulle göra det möjligt att använda genomisk sekvensering i daglig klinisk praxis för medicinska behandlingar och förebyggande åtgärder, " sa Predrag Krstic, projektledare och tidigare ORNL-fysiker nu vid University of Tennessee-ORNL Joint Institute for Computational Sciences.
Forskningen är en del av en nästan decennier lång satsning av National Human Genome Research Institute vid National Institutes of Health för att stödja den vetenskap som behövs för att få ner kostnaden för att sekvensera ett mänskligt genom till $1, 000.
Forskare från ORNL och Yale University har skapat nanoporer, eller extremt smala vattenkanaler, med ett radiofrekvent elektriskt fält som kan fånga in segment av DNA och andra biomolekyler.
I en artikel publicerad i den vetenskapliga tidskriften Små , betitlad, "Tunable Aqueous Virtual Micropore, "Forskare från ORNL och Yale University använde teori och beräkning, valideras av experiment, att bevisa att en laddad mikro- eller nanopartikel, såsom ett DNA-segment, kan vara innesluten i en "vattenhaltig virtuell por". Vattnet ger en stabil miljö för DNA-integritet medan de virtuella "väggarna" tillåter DNA att röra sig genom nanoporen utan att interagera med fysiska väggar.
Som en extra fördel, forskare kan kontrollera storleken och stabiliteten av en virtuell nanopore genom yttre elektriska fält, något de inte kan göra med en fysisk nanopor.
"Eftersom en enda DNA-polymer translokeras genom en syntetisk nanopor, vi använder fysisk detektering av enstaka molekyler för att läsa elektriska signaler som identifierar DNA-baser, " sa Krstic.
För att hjälpa till att kontrollera och lokalisera DNA, Forskare från ORNL och Yale skapade den vattenhaltiga nanoporen inbäddad i vatten baserat på en linjär Paul-fälla - en enhet som fångar partiklar i ett oscillerande elektriskt fält - och experimentellt bevisade dess fångstfunktionalitet.
Det fanns vissa tvivel om att en laddad mikro- eller nanopartikel skulle kunna begränsas av det fyrpoliga oscillerande elektriska fältet i Paul-fällan när den fylls med vattenhaltigt lösningsmedel, men ORNL-beräkningar och Yale-experiment bevisar att vatten faktiskt hjälper till att stabilisera fångstmekanismer, göra sekvenseringsmetoder mer genomförbara.
