یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی، چارچوب نانوالکترونیکی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی جدید را طراحی کرده‌است که می‌تواند مولکول‌های منفرد DNA را شناسایی کند. این روش شناسایی جدید مبتنی است بر تغییرات هدایت الکتریکی، به‌دلیل نوع هیبریداسیون DNA هدف مکمل، به پروب تک‌رشته‌ای، که به سیستم متصل است. دو انتهای این پروب ـ که یک DNA ویژه– توالی تک‌رشته‌ای است ـ با آمین اصلاح شده و با استفاده از دی الکتروفورزیس(DEP) به دو نانولوله کربنی که بین آنها قرار گرفته‌است، متصل شده‌اند.
شناسایی DNA با نانولوله‌ها
یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی، چارچوب نانوالکترونیکی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی
جدیدی را طراحی کرده‌است که می‌تواند مولکول‌های منفرد DNA را شناسایی کند. این روش
شناسایی جدید مبتنی است بر تغییرات هدایت الکتریکی، به‌دلیل نوع هیبریداسیون DNA
هدف مکمل، به پروب تک‌رشته‌ای، که به سیستم متصل است. دو انتهای این پروب ـ که یک
DNA ویژه– توالی تک‌رشته‌ای است ـ با آمین اصلاح شده و با استفاده از دی
الکتروفورزیس(DEP) به دو نانولوله کربنی که بین آنها قرار گرفته‌است، متصل شده‌اند.
از این سیستم می‌توان در درک چگونگی حرکت بار الکتریکی در سر تا سر DNA استفاده کرد
و این درک می‌تواند محققان را در توسعه یک روش برای ترمیم آسیب‌های واردشده به DNA،
به‌وسیله اکسیداسیون و تغییر و تحول، کمک کند. DNA می‌تواند برای تعداد زیادی از
مشکلاتی که در کوچک‌سازی بیشتر مدارهای الکترونیکی تا اندازه‌های بسیار ریز، باید
بر آنها غلبه کرد؛ راه حلی پیشنهاد دهد. اینکه DNA می‌تواند در فناوری‌نانو برای
طراحی مدارهای الکتریکی مفید باشد، از این حقیقت نشأت گرفته‌است که آن واقعاً
بهترین نانوسیم موجود است که خودآرایی و خودنسخه‌سازی می‌کند و می‌تواند حالت‌ها و
کنفورماسیون گوناگونی داشته باشد.
دکتر وُن بونگ چو، استادیار دانشگاه بین‌المللی فلوریدا و یکی از این محققان، توضیح
می‌دهد:«ما قادر به استفاده از الکترودهای نانومقیاس برای اتصال و اندازه‌گیری
سیگنال‌های الکتریکی در سرتاسر تک‌مولکول DNA شده‌ایم. این کار با معلق کردن مولکول
DNA در یک گودال نانومقیاس و پیوند شیمیایی دو انتهای آن با انتهاهای الکترودهای
نانولوله کربنی تک‌جداره، انجام شده‌است. معلق کردن DNA بین این الکترودها، منجر به
حذف برهم‌کنش مولکول با سطح تراشه می‌شود». این گروه تحقیقاتی ـ که شامل محققانی از
آمریکا، کره و ژاپن است ـ از نانولوله‌های کربنی تک‌جداره‌ای ـ که همان قطر یک
مارپیچ دوگانه منفرد(حدود دو نانومتر) را دارند ـ به‌عنوان الکترود برای اتصال و
اندازه‌گیری سیگنال‌های الکتریکی در سرتاسر مولکول DNA، استفاده کرده‌اند.
چو می‌گوید: «معمولاً قطر رابط‌ها خیلی بزرگ‌تر از مولکول DNA است. به همین دلیل
چندین مولکول DNA بین رابط‌ها قرار گرفته و به آنها متصل می‌شوند، همچنین به‌دلیل
خواص خود DNA، چندین عامل دیگر از قبیل محیط پیرامون در مطالعه هدایت الکتریکی در
DNA، نقش اساسی بازی می‌کنند؛ مثلاً، برهم‌کنش DNA با سطحی که روی آن قرار می‌گیرد،
بر انتقال بار در DNA، کاملاً مؤثر است. در این سیستم شناسایی جدید همه این عوامل
در نظر گرفته می‌شوند».
چو توضیح می‌دهد: «چندین نکته مهم و بی‌نظیر در روش ما وجود دارد: اولاً، ما از
الکترودهای نانولوله کربنی تک‌جداره برای لنگر انداختن یک مولکول DNA با قطر
سازگار(یک تا دو نانومتر) استفاده می‌کنیم؛ ثانیاً، استفاده از DEP در این سیستم،
دستکاری کنترل‌شونده مولکول DNA را ممکن می‌سازد؛ سوم اینکه تشکیل پیوند کوالانسی
بین هر کدام از دو انتهای مولکول DNA و انتهای یک الکترود SWNT صورت می‌گیرد. ایجاد
یک جفت الکترونیکی قوی بین مولکول به دام‌افتاده و این نانوالکترودها، انتقال بار
در سرتاسر این سیستم را بدون اثر سد کلومبی آسان می‌کند؛ و بالاخره نکته چهارم وجود
یک نانوگودال، بین الکترودهای نانولوله‌ای است که نیاز به سطح اکسیدی برای انتقال
بار در سرتاسر یک مولکول DNA را از بین می‌برد».
یکی از کاربردهای بالقوه این سیستم، تعیین هویت ژن‌های ویژه بر اساس تغییر ناشی از
هیبریداسیون در سیگنال الکتریکی است.
نتایج این تحقیق در مجله Nono Letters منتشر شده‌است.
