استفاده از اوریگامی برای ساخت حسگر مبتنی بر نانوحفره

محققان آلمانی با ترکیب دو روش مختلف موفق به تولید ابزار جدیدی شدند. آنها از ساختارهای اوریگامی دی ان ای در اطراف نانوحفره‌ها استفاده کردند تا در نهایت از این نانوحفره‌ها هم به‌عنوان فیلتر و هم به‌عنوان ابزاری برای شناسایی زیست مولکول‌ها استفاده کنند.

آخرین پیشرفت‌ها در حوزه نانوحفره‌های حالت جامد موجب شده است تا بتوان پروتئین‌ها را با دقت یک مولکول مورد مطالعه قرار داد. نانوحفره‌ها با استفاده از ابزارهای استاندارد موجود در صنعت نیمه‌هادی ساخته می‌شوند. با این قابلیت می‌توان از نانوحفره‌ها در حوزه زیست فناوری استفاده کرد. پژوهشگران دانشگاه مونیخ با استفاده از رشته‌های دی‌ان‌ای موفق شدند قابلیت این نانوحفره‌ها را افزایش دهند. رشته‌های دی‌ان‌ای در اطراف نانوحفره قرار گرفته است و عملکردی مانند یک دربان دارد. البته دی‌ان‌ای‌ها به‌صورت ساختاری به‌نام اوریگامی در اطراف نانوحفره قرار می‌گیرد. اوریگامی به رشته‌های تا خورده دی‌ان‌ای گفته می‌شود که به شکلی طراحی شده‌اند که دارای خواص شیمیایی ویژه‌ای باشند. نتایج این تحقیق در نشریه Angewandte Chemie International Edition به چاپ رسیده است.

طی سال‌های گذشته، گروه تحقیقاتی هندریک دیتز در دانشگاه مونیخ به بررسی و اصلاح روش‌های اوریگامی دی‌ان‌ای پرداخته است. آنها نشان دادند که چگونه می‌توان از این ساختارها در حوزه‌های مختلف استفاده کرد. اولریخ رانت و همکارانش دست به ساخت حسگرهای مبتنی بر نانوحفره حالت جامد زدند. در این سیستم‌ها مولکول‌های زیستی باید بتوانند از میان حفره‌ای در ابعاد نانومتری عبور کنند. با عبور مولکول زیستی از میان حفره، جریان عبوری از میان نانوحفره دستخوش تغییر شده و از این راه می‌توان اطلاعاتی را به‌دست آورد و آن را با خواص فیزیکی مولکول ارتباط داد. اخیرا دیتز و رانت یک کار مشترک را آغاز کرده‌اند که در آن دو فناوری مختلف با هم پیوند می‌خورد.

این دستگاه جدید به شکلی است که در آن اوریگامی‌ دی‌ان‌ای در اطراف نانوحفره قرار می‌گیرد که با این کار قطر حفره را تغییر می‌دهد. مزیت این روش آن است که اندازه حفره را می‌توان به دلخواه تغییر داد و از آن برای فیلترکردن مولکول‌هایی با ابعاد مشخص استفاده کرد. همچنین می‌توان از این رشته‌ها به‌عنوان دام استفاده کرد که به‌دلیل داشتن توالی خاص قادر به اتصال به مولکول‌های شکار هستند. اساسا می‌توان از این سیستم برای توالی سنجی دی‌ان‌ای استفاده کرد.

پژوهشگران قدم به قدم این ایده‌ها را بررسی کردند آنها قادر به تولید این اوریگامی با ساختاری مشخص بودند همچنین امکان قرار دادن این ساختارها در یک جای از پیش تعیین شده برای آنها فراهم بود. در نتیجه این گروه توانست از این سیستم هم به‌عنوان فیلتر و هم ابزاری برای شناسایی زیست‌مولکول‌ها استفاده کند.