گروهی از محققان آمریکایی گزارش کرده‌اند که DNA و گرافن می‌توانند باهم ترکیب شده و زیست‌حسگرهای پایدار و دقیقی ایجاد کنند. این حسگر زیستی می‌تواند به پزشک‌ها و محققان در درک بهتر بیماری‌ها و درمان آنها کمک کند.
تولید زیست‌حسگر جدید با استفاده از گرافن و DNA
در مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Small منتشر شده است، محققان گزارش کرده‌اند که DNA و گرافن می‌توانند باهم ترکیب شده و زیست‌حسگرهای پایدار و دقیقی ایجاد کنند. این حسگر زیستی می‌تواند به پزشک‌ها و محققان در درک بهتر بیماری‌ها و درمان آنها کمک کند.
محققان آزمایشگاه ملی Pacific Northwest یا PNNL متعلق به وزارت انرژی آمریکا و دانشگاه پرینستون نشان داده‌اند که DNA تک‌رشته‌ای به شدت با گرافن برهمکنش می‌کند. یوهِ لین یکی از شیمی‌دان‌های PNNL می‌گوید: «تاکنون تحقیقات بسیار کمی روی چگونگی برهمکنش گرافن با DNA صورت گرفته است. ما با استفاده از روش‌های مختلف طیف‌سنجی این کار را انجام داده و دریافتیم که این دو مولکول بسیار باهم جور هستند».
یک زیست‌حسگر متشکل از گرافن و DNA همانند یک چوب ماهیگیری عمل کرده و مولکول‌های درگیر در یک بیماری را شکار می‌کند. همانند آویختن یک کرم از نوک قلاب ماهیگیری، این پژوهشگران یک مولکول DNA تک‌رشته‌ای از یک ژن را که در ایجاد یک بیماری خاص نقش دارد، روی یک گرافن متصل نمودند. سپس این قلاب را درون مایع خون، بزاق دهان، یا مایعات دیگر بدن شناور کردند. اگر رشته DNA از ژن ایجادکننده بیماری در این مایع وجود داشته باشد، به DNA روی گرافن متصل شده و این حسگر زیستی با ارسال یک سیگنال، حضور این DNA را اعلام می‌کند.
برای طراحی زیست‌حسگر مبتنی بر ترکیب گرافن-DNA، دانشمندان می‌بایست چگونگی برهمکنش DNA و گرافن را درک می‌کردند. آنها برای این کار یک مولکول فلورسانس را که زمان غوطه‌ور شدن درون مایع می‌درخشد، به DNA وصل کردند. سپس این DNA درخشان را با گرافن مخلوط نمودند. تابش DNA تک‌رشته‌ای هنگامی که در تماس با گرافن قرار می‌گیرد، از بین می‌رود. اما درخشش DNA دورشته‌ای در شرایط یکسان فقط مقدار کمی کاهش می‌یابد. بررسی‌های بیشتر با استفاده از روش‌های مختلف طیف‌سنجی نشان داد که برهمکنش گرافن با DNA تک‌رشته‌ای بسیار قوی‌تر از برهمکنش آن با DNA دورشته‌ای مشابه است. مطالعات همچنین نشان دادند که گرافن، ساختار DNA تک‌رشته‌ای را تغییر می‌دهد.
محققان برای فهمیدن اینکه آیا دورشته‌ای شدن DNA آن را از گرافن جدا می‌کند یا نه، یک DNA تک‌رشته‌ای را که دارای توالی بازهای مکمل DNA متصل شده به گرافن بود، به آن افزودند. در این حالت DNA تک‌رشته‌ای دوباره شروع به درخشش کرد که نشان‌دهنده اتصال دو تک‌رشته DNA به هم و جدا شدن آنها از سطح گرافن بود.
مطالعات این گروه همچنین نشان داد که اتصال DNA به گرافن موجب افزایش پایداری آن می‌شود، به نحوی که DNA متصل شده به گرافن به مدت ۶۰ دقیقه در حضور آنزیم DNAse که موجب تجزیه شدن DNA می‌شود، پایدار می‌ماند.
