Kemiska sensorer är oerhört bra på att detektera ett enskilt ämne eller en klass av kemikalier, även vid mycket rarifierade koncentrationer. biologiska näsor, dock, är mycket mer mångsidiga och kan urskilja subtila signaler som skulle förvirra deras konstruerade motsvarigheter. Tyvärr, till och med vältränade näsor lämnar en viss tvetydighet när en signal förmedlas och är inte särskilt lämpade för arbete i specialiserade situationer som operationssalar. En ny DNA-baserad kemisk sensor verkar vara både extremt känslig och kräsna, vilket gör det till ett viktigt steg på vägen till en helelektronisk näsa.
Ett team av forskare rapporterar i en artikel publicerad i American Institute of Physics tidskrift AIP avancerar att speciellt skräddarsydda DNA-strängar fästa vid kolnanorör kan se skillnaden mellan mycket lika molekyler, även de som har en identisk kemisk sammansättning. "Vi försöker utveckla det här till ett elektroniskt nässystem, säger A.T. Charlie Johnson, en fysiker vid University of Pennsylvania och studie medförfattare. "Vi använde det här systemet för att skilja mellan optiska isomerer, molekyler som är nästan identiska förutom att en är strukturellt omvänd - en spegelbild."
Systemet fungerar genom att fästa DNA-strängar på kolnanorör, som är utmärkta elektriska ledare. DNA-strängarna har finjusterats för att svara på speciella kemikalier, så när trådar kommer i kontakt med en målkemikalie – även vid mycket låga koncentrationer – producerar den en mätbar elektrisk signal längs nanoröret. Sensorerna kunde kontrollera efter molekyler som skiljer sig med så lite som en kolatom. Även om forskarna inte är de första att observera denna effekt, de har uppnått en oöverträffad differentieringsnivå för en helelektronisk kemisk detektor. "Det jag fokuserar på är storleken på skillnaden i signalen, säger Johnson.
Forskarna är nästa intresserade av att skapa något som liknar en faktisk elektronisk näsa som består av många individuella DNA-baserade sensorer som utför samma roll som en luktreceptor. Målet är att ha ett system som är mycket mångsidigt och känsligt med storskaliga applikationer. Till exempel, kemikalien dimetylsulfon är associerad med hudcancer. Den mänskliga näsan kan inte upptäcka detta flyktiga ämne men det kunde detekteras med den nya sensorn vid koncentrationer så låga som 25 delar per miljard.
