روشی جدید برای شناسایی مولکول‌ها با استفاده از نانوحفرات

در تحقیقات و جوامع پزشکی نیاز اساسی و فزاینده‌ای به یک روش جداسازی و شناسایی
ارزان و با توان عملیاتی بالا برای DNA وجود دارد. جداسازی DNA پیش‌نیاز بسیاری از
روش‌ها و آزمایشات زیست‌شناسی مولکولی می‌باشد. با وجودی که روش‌های تک‌مولکولی
موجود حساسیت بسیار بالایی دارند، اما تاکنون این آزمایشات در محدوده آزمایشگاه‌های
دانشگاهی و تحقیقاتی باقی مانده‌اند. دلیل اصلی این امر توان عملیاتی پایین، بهره
شناسایی کم، و مدت زمان تجزیه می‌باشد.

به عنوان مثال با استفاده از یک روش معمول مبتنی بر محلول شناسایی تک‌مولکول‌ها، در
یک دقیقه تنها می‌توان ده هزار مولکول را شناسایی کرد؛ به عبارت دیگر شناسایی هر
مولکول ۶ میلی‌ثانیه طول می‌کشد. با وجودی که این سرعت بالا به نظر می‌رسد، در نظر
داشته باشید که تنها ۵ میلی‌لیتر آب حاوی ۱۰۲۳ * ۶۷/۱ مولکول می‌باشد. با این سرعت،
بیش از ۱۰۰ تریلیون سال نیاز است تا تمام مولکول‌های این حجم کوچک از آب شناسایی
شوند.

محققان انگلیسی آرایه جدیدی از نانوحفرات توسعه داده‌اند که انتظار می‌رود بتواند
تا ۱ میلیون مولکول را در همان محدوده زمانی ۶ میلی‌ثانیه‌ای شناسایی نماید و در
حقیقت سرعت شناسایی را تا یک میلیون برابر افزایش دهد. با استفاده از این آرایه
جدید می‌توان همان ۵ میلی‌لیتر آب را در ۶۰ میلیارد سال (۵ تا ۶ برابر سن کل دنیا)
مورد شناسایی قرار داد.

دکتر جوشوآ ادل استاد مدرس محقق میکرو و نانو در کالج سلطنتی لندن می‌گوید: «در سال‌های
اخیر ایجاد نانوکانال‌ها یا نانوحفرات در غشاهای نازک به دلیل قابلیت آنها در جدا
کردن و شناسایی مولکول‌های DNA مورد توجه زیادی قرار گرفته است. شناسایی مولکول‌های
DNA در حین عبور آنها از کانال‌های کاملاً محدود صورت می‌گیرد. تاکنون نانوحفراتی
برای این منظور طراحی شده‌اند، اما در تمام آنها شناسایی DNA به صورت الکتریکی و از
طریق تغییر جریان یونی در حین عبور رشته DNA از کانال صورت می‌گیرد». در این حالت
مولکول‌هایی که از کانال عبور می‌کنند، در جریان یونی کانال تغییر ایجاد می‌کنند؛
با توجه به مدت زمان این تغییر و بزرگی آن می‌توان اطلاعات دقیقی راجع به شکل و
ساختار مولکول عبورکننده به دست آورد.

اخیراً گروه ادل همراه با همکارانی از دانشگاه درکسل مطالعاتی انجام داده‌اند که
ثابت می‌کند با استفاده از یک راهکار جدید می‌توان تغییرا حاصل از عبور مولکول DNA
از یک حفره حالت جامد را به طریق نوری تشخیص داده و اندازه‌گیری کرد؛ این کار امکان
تشخیص موازی و با توان عملیاتی بالا را در سطح تک‌مولکول فراهم می‌آورد.