نقش گرافن‌ها در ژنومیک

می‌دانیم که ژنوم جان‌دار در حقیقت محتوای ژنتیکی جان‌دار است که از طریق
شناسایی تمام توالی بازهای آلی “DNA” مشخص می‌شود.

در سال ۲۰۰۳، پروژه ژنوم انسانی(که با آن سه میلیارد کد ژنتیکی پس از ۱۳ سال
تلاش کشف شد) به‌عنوان پروژه‌ای تاریخ‌ساز مطرح شد. روش توالی‌یابی از سال ۱۹۷۰
تاکنون در حال اجراست و در این فاصله به‌جز اندکی، تغییر نکرده‌است. در روش‌های
موجود تنها امکان توالی‌یابی قطعات بسیار کوچک “DNA” فراهم است؛ در حالی که در
این روش که به روش “تفنگ ژنی” معروف است، ابتدا یک رشته “DNA” جدا شده، میلیون‌ها
کپی از خودش می‌سازد، سپس به بخش‌های کوچکی تقسیم می‌شود و در نهایت به کمک یک
ابرکامپیوتر، این قطعات کوچک چک شده، آنها را به دنبال هم ردیف می‌کند و پس از
هم‌پوشانی، ژنوم کامل تهیه می‌شود.

اما در فناوری جدید، نیازی به پردازش‌های حجیم توسط کامپیوتر نیست. در این روش
سوراخ‌های ریزی به نام “نانوگپ”، در یک صفحه نازک گرافنی با ضخامت یک کربن
ایجاد می‌شوند و پس از اعمال ولتاژ مشخصی به رشته “DNA”، این رشته به‌آرامی و با
سرعتی معین از این سوراخ‌ها عبور می‌کند؛ به‌طوری که در هر لحظه فقط یک باز آلی
از سوراخ رد می‌شود. پس از ورود ولتاژ ثانویه به این صفحه، الکترون‌ها امکان
عبور از تونلی را پیدا می‌کنند که از میان بازهای در حال عبور از سوراخ ایجاد
کرده‌اند. بدین ترتیب، به‌دلیل وجود چهار نوع باز آلی، چهار نوع جریان مختلف
نیز ایجاد خواهد شد؛ البته این نظریه چندان هم جدید نیست، ولی در روش‌های قبلی
از مواد دیگری برای ساخت صفحه سوراخ‌دار و الکترودها استفاده می‌شده‌است. با
این روش دو مشکل اصلی(یعنی صفحه و الکترودها) به کمک صفحات گرافنی حل شده‌است.

به عقیده مبتکران این روش، به کمک صفحه گرافنی موجود در بین دو صفحه شیشه‌ای،
می‌توان یک دتکتور ساخت، همچنین با استفاده از آن می‌توان در هر بار صد هزار
باز آلی را شناسایی کرد؛ در حالی که در روش‌های مرسوم، در هر بار تنها۸۰۰ باز
قابل شناسایی بوده‌است؛ بنابراین با این روش ژنوم انسانی در عرض دو ساعت و ۳۰
دقیقه خوانده می‌شود و می‌توان ژنوم صد انسان را در ده روز و با هزینه‌ای کمتر
از ده هزار دلار برای هر نفر تهیه کرد.