گروهی از پژوهشگران در آزمایشگاه‌های ملی ساندیا توانستند با انتقال آهسته‌تر DNA از نانومنافذ پیچدار ویژه‌ای، ابتکار جدیدی در راستای بهبود تعیین‌توالی DNA ایجاد کنند.
کاهش سرعت عبور DNA با نانومنافذ پیچدار
گروهی از پژوهشگران در آزمایشگاه‌های ملی ساندیا توانستند با انتقال آهسته‌تر DNA از نانومنافذ پیچدار ویژه‌ای، ابتکار جدیدی در راستای بهبود تعیین‌توالی DNA ایجاد کنند.
نانومنافذ ساخته شده از دی اکسید سیلیکون به طور کلی به صورت تونل‌های مستقیم و ریز هستند. آنها به‌عنوان حسگر در آشکارسازی و مشخصه‌یابی DNA، RNA، و پروتئین‌ها مورد استفاده هستند. اما این مواد آنچنان سریع از داخل چنین منافذی عبور می‌کنند که، برای مثال، تعیین توالی DNAهای عبوری از آنها مشکل می‌شود.
اکنون گروهی از محققان در آزمایشگاه‌های ملی ساندیا با استفاده از روش‌های خودآرایی توانسته‌اند نانومنافذ پیچداری بسازند. این نوآوری وقتی که با روش رسوب لایه اتمی جهت تغییر خواص شیمیایی نانومنافذ ترکیب می‌شود، می‌تواند منجر به یک کاهش چهار برابری در سرعت‌های انتقال وابسته به ولتاژ گردد که در امر تعیین توالی DNA بسیار مطلوب است (منظور از انتقال در واقع ورود و گذر کامل DNA از منافذی است که کمی از آنها پهن‌تر هستند).
این عکس نشان دهنده مارپیچی شدگی DNA از طریق نانومنافذ نامنظم مرتبط به هم ساخته شده توسط ساندیا است که باعث کاهش سرعت گذر آن می‌شود.
جف برینکر، رهبر این گروه، می‌گوید: “با کنترل اندازه، طول، شکل و ترکیب منافذ می‌توانیم رفتارهای تابعی اصلی منافذ پروتئین را در سیستم نانومنفذی حالت جامدمان کنترل کنیم”. یکی دیگر از قابلیت‌های این تکنیک جداسازی DNAهای تک‌رشته‌ای و دورشته‌ای در یک فرم آرایه‌ای است.
روش‌های سنتز موجود قادر به تولید منافذ استوانه‌ای و مخروطی به صورت عمود بر یک سطح غشا هستند. توانایی این منافذ در کاهش سرعت گذار DNA نسبت به نانومنافذ پیچدار کمتر است.
برینکر می‌گوید: “ما یک ایده بسیار ساده داشتیم. ما از رهیافت‌های خودآرایی جهت ساخت غشاهای فوق العاده نازکی که شامل آرایه‌های منظمی از منافذ پیچداری با قطر تقریبی ۳ نانومتر هستند، استفاده می‌کنیم. سپس اندازه منافذ را با روش ابداعی خودمان با استفاده از فرایند رسوب لایه اتمی تنظیم می‌کنیم. این به ما اجازه می‌دهد که قطر منافذ و شیمی سطحی را در مقیاس زیر نانومتری کنترل کنیم. در مقایسه با سایر نانومنافذ حالت جامد ساخته شده تا امروز، سیستم ما شامل کنترل دقیق‌تر اندازه منافذ و نیز ساخت گذرگاهای منفذی مرتبط است.”
این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nature Materials منتشر کرده‌اند.
