Att kunna detektera DNA från en enda cell är viktigt för att upptäcka sjukdomar och genetiska störningar. Att mäta enstaka DNA-molekyler har varit möjligt under en tid; dock, direkt detektering av prover vid punkten för extraktion utan behov av efterföljande steg har inte. Nu, forskare vid SANKEN, Osaka University har visat en metod för att frigöra DNA vid mätpunkten. Deras resultat publiceras i Små metoder .

Nanoporer är mycket små hål som finns i biologin eller som kan specialdesignas. Det har skett spännande framsteg när det gäller att använda nanoporer som gateways som tillåter noggrann övervakning när molekyler passerar igenom en efter en. Till exempel, de individuella DNA-baserna som passerar genom en por har identifierats, vilket möjliggör sekvensering av hela genomet.

Dock, trots dessa anmärkningsvärda steg i detektion av en enda molekyl, det har varit nödvändigt att öka koncentrationen av DNA-prover för framgångsrik mätning eftersom det inte fanns något sätt att tillförlitligt få molekylerna till mätporen.

Forskarna har skapat en 3D-integrerad nanopor som kan spricka celler omedelbart före mätning. De frigjorda molekylerna kan effektivt levereras till avkänningszonen och mätas utan att behöva utföra några ytterligare steg som kan leda till fel.

"Vår sensor har två viktiga delar. Det första är ett lager som innehåller många hål som är mycket mindre än en cell. Ett elektrostatiskt fält används för att spränga cellen och vissa frigjorda ämnen kan passera genom hål medan större skräp inte kan, tillhandahåller i huvudsak ett filter, " förklarar studiens första författare Makusu Tsutsui. "Under detta filterlager, åtskilda av en distans, är en enda nanopor i ett andra membran, där mätningarna görs."

När en spänning appliceras, en ström flyter genom poren på grund av saltjoner i den omgivande lösningen. Denna ström blockeras delvis när stora DNA-molekyler också passerar genom poren, och förändringarna ger information om de stora molekylerna. Till exempel, om molekylen – som kan vara millimeter lång – är vikt.

"Filtreringseffekten av vår 3D-integrerade nanopore förhindrar blockering av mätporen vilket gör den robust att använda, " säger studiens motsvarande författare Tomoji Kawai. "Vi förväntar oss därför att det kommer att användas i ny teknik för att snabbt upptäcka mutanta virus på genomnivå."