Nanoporer är idealiska för att trä DNA-molekyler genom dem, gör att den genetiska koden kan läsas ut. Forskare från TU Delft vill göra denna teknik ännu mer kraftfull genom att förse porerna med "plasmonics". Genom att använda minimala optiska "antenner", det är möjligt att fokusera ljuset exakt och intensivt på nanoporen. Så småningom, forskarna hoppas kunna använda denna teknik för att kontrollera DNA och läsa upp det effektivt.

Minskade kostnader

Kostnaderna för att producera en avläsning av det mänskliga genomet (vårt DNA) har sjunkit avsevärt under det senaste decenniet, men tekniken har förblivit relativt dyr. Nanoporer i kiselchips är en lämplig kandidat för en ny generation av DNA-sekvenserare. För ett decennium sedan, forskning av forskare från TU Delft och Harvard University var i framkant av denna teknik.

Optiska "antenner"

Tillsammans med kollegor från University of Illinois (USA), forskarna från TU Delft vill nu gå ett steg längre:de utrustar nanoporerna med "plasmonics", små optiska "antenner". Dessa används för att fokusera ljus till en mycket intensiv och extremt liten "hot spot" i nanoporen. Genom att göra så, forskarna hoppas kunna fånga, sakta ner och läs upp DNA effektivt.

Forskningen finansieras av American National Institute of Health (NIH) till ett belopp av 2,47 miljoner dollar. Det är en del av ett kluster av åtta finansierade forskningsprojekt värda 17 miljoner dollar, som meddelades denna vecka av NIH.

Känslig sensor

"Att läsa basparen i DNA med nuvarande sekvenseringsteknologi är dyrt. Du måste märka DNA:t och bara mycket korta bitar av DNA kan läsas ut, ungefär några hundra baspar, " säger professor Cees Dekker, chef för forskningsprojektet och chef för Kavli Institute of Nanoscience vid TU Delft. "Nanoporer erbjuder möjligheten att läsa ut mycket långa DNA-strängar på en gång. Genom att utrusta nanoporerna med plasmonik, vi hoppas kunna integrera en ny ultrakänslig typ av sensor precis på platsen för nanoporen."

Tusen gånger starkare

Dekkers forskargrupp och kollegorna i Illinois är de första som kombinerar båda studieområdena. "Vi gör små plasmoniska antenner:metallstrukturer som du kan fokusera elektroner på med hjälp av ljus. Genom att placera dessa små antenner runt nanopore, vi kan "lysa upp" poren. På just denna plats, ljusintensiteten fokuseras tusen gånger starkare. Och genom att göra det, vi tror att vi kan kontrollera DNA-molekylen och samtidigt läsa upp den, " förklarar postdoc Magnus Jonsson.

romersk konst

Forskningen inom både områdena nanoporer och plasmonik utvecklas snabbt. Plasmonik är ett relativt färskt studieområde, men enligt Dekker har användningen av plasmoniska material funnits i flera år. "Romerska konstnärer på 300-talet använde redan guld- och silverdamm i glas. Ett bra exempel på detta är Lycurgus Cup, som är antingen rött eller grönt beroende på ljusets fall. Detta är också plasmonik. Effekten har därför använts i årtusenden, även om vi först nyligen fick reda på hur det fungerar."