توسعه و تجاری‌سازی گرافن برای توالی‌سنجی DNA

شرکت Oxford Nanopore Technologies Ltd یک توافق‌نامه انحصاری با دفتر توسعه فناوری
دانشگاه هاروارد در زمینه تولید گرافن برای توالی‌سنجی DNA به امضا رسانده است. بر
اساس این توافق‌نامه، شرکت Oxford Nanopore حق انحصاری توسعه و تجاری‌سازی روش‌های
استفاده از گرافن در آنالیز DNA و RNA را که در آزمایشگاه‌های دانشگاه هاروارد
ابداع شده‌اند، در اختیار می‌گیرد. این توافق‌نامه به همکاری موجود میان هاروارد و
Oxford Nanopore که روش‌های بنیادی حسگری نانوحفره‌ای تا استفاده از نانوحفره‌های
حالت جامد را دربرمی‌گیرد، اضافه شده است. همچنین Oxford Nanopore حمایت خود از
تحقیقات پایه‌ای مربوط به نانوحفره‌ها را در دانشگاه هاروارد ادامه خواهد داد.

دکتر گوردون سانگرا، مدیر اجرایی شرکت Oxford Nanopore می‌گوید: «تحقیقات پیشرفته‌ای
که در هاروارد صورت می‌گیرد، مبنایی برای تولید ابزارهای حالت جامد توالی‌سنجی DNA
هستند. ما مفتخریم که با گروه پیشرو در زمینه اکتشافات نانوحفره‌ها همکاری می‌کنیم».

در مقاله‌ای که گروه تحقیقاتی هاروارد در سال ۲۰۱۰ در مجله Nature منتشر کردند،
چگونگی استفاده از گرافن برای جداسازی دو محفظه حاوی محلول‌های یونی و همچنین ایجاد
یک حفره در این ماده شرح داده شده است. این گروه نشان داده‌اند که می‌توان از گرافن
به‌عنوان الکترود ترانس بهره برده و جریان عبوری از نانوحفره میان دو محفظه را
اندازه گرفت. محققان از این الکترود برای اندازه‌گیری تغییرات جریان در حین عبور یک
رشته DNA از نانوحفره استفاده کرده‌اند. بدین‌ترتیب یک سیگنال الکتریکی خاص ایجاد
می‌شود که نشان‌دهنده اندازه و آرایش مولکول DNA است.

گرافن با داشتن ضخامت تنها یک اتم، باریک‌ترین غشایی است که می‌تواند دو جزء مایع
را از یکدیگر جدا کند. این یک ویژگی مهم برای توالی‌سنجی DNA به‌شمار می‌رود. یک
الکترود ترانس با این ضخامت برای آنالیز دقیق بازهای منفرد یک DNA در حین عبور از
گرافن بسیار مناسب است.

هدف روش‌های مبتنی بر نانوحفره، بهبود قابل ملاحظه هزینه، انرژی و پیچیدگی
توالی‌سنجی DNA است. با وجودی که فناوری‌های اولیه شرکت Oxford Nanopore از
نانوحفره‌های ساخته شده از پروتئین‌های متخلخل بهره می‌برد، در نسل‌های بعدی این
فناوری از مواد حالت جامد سنتزی همچون نیترید سیلیکون استفاده خواهد شد. با این حال
تا این زمان تولید صنعتی نانوحفره‌های سنتزی با ابعاد و ویژگی‌های الکتریکی مورد
نیاز با دشواری مواجه بوده است.گرافن به‌دلیل استحکام، اندازه و ویژگی‌های الکتریکی
یک گزینه مناسب برای حل این مشکل است.