پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس در طرحی تحقیقاتی امکان توالی یابی بهتر مولکول‌های DNA را مورد بررسی قرار داده‌اند. در این مطالعه نانوساختارهایی از مواد مختلف پیشنهاد شده است که قادرند سرعت و دقت توالی یابی DNA را افزایش دهند. نتایج این تحقیق دریچه‌ای است برای فعالیت‌های تجربی به سوی نسل جدیدی از توالی یاب‌های سریع DNA.
تلاش برای یافتن راهکارهای بهتر توالی یابی DNA
مولکول DNA موجود در هسته سلول‌های موجودات، حاوی اطلاعات ژنتیکی بسیار مهمی است. در حقیقت تمام مشخصات جسمی و روانی هر موجود نتیجه ژن‌هایی است که در توالی DNA آن موجود ذخیره شده است. خواندن توالی DNA هر فردی، مشخصات مهمی درباره گذشته و آینده او ارائه خواهد کرد. به عنوان مثال تکرار نوع خاصی از جملات در توالی مولکلول DNA نشان دهنده امکان ابتلای فرد به بیماری آلزایمر است. در نتیجه، یکی از گام‌های مهم تشخیص، پیشگیری و درمان بیماری‌ها هر فرد از طریق توالی یابی ملکول DNA آن فرد است.
در حال حاضر توالی یابی مولکول DNA با هزینه‌های زیاد و در مدت زمان طولانی و تنها در آزمایشگاه‌های پیشرفته قابل انجام است. لذا هدف از انجام این تحقیق استفاده از ساختارهای نانومتری جهت بررسی امکان توالی یابی مولکول DNA به وسیله‌ی امواج پلاسمونی بوده است.
به گفته یکی از محققان این گروه، نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که از نظر تئوری امکان توالی یابی ملکول DNA با سرعت بالا توسط امواج پلاسمونی محلی در ساختارهای حفره‌ای و پروانه‌ای امکان پذیر است: «به نظر می‌رسد استفاده از امواج پلاسمونی بتواند مشکلات اساسی توالی یابی DNA را حل کند. در پی استفاده از این امواج کاهش ابعاد وسیله‌ی آزمایشگاهی، افزایش سرعت و دقت توالی یابی و همچنین کاهش احتمالی هزینه‌ی توالی یابی ایجاد خواهد شد که منجر به انقلابی بزرگ در مهندسی ژنتیک و پزشکی می‌شود. گسترش ادواتی با این مشخصات مهم‌ترین گام در جهت فردی سازی علم پزشکی در آینده خواهد بود.»
در این تحقیق که به صورت تئوری و محاسباتی انجام شده، سه نوع ساختار حفره، پروانه‌ای و ساختار ترکیبی حفره-پروانه شکل مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین با توجه به جذب زیاد مولکول DNA در طول موج‌های فرابفش، از موادی مانند گرافن، آلومینیوم، کروم و رودیوم استفاده شده است که قابلیت تحریک امواج پلاسمونی محلی در طول موج‌های فرابنفش را داشته باشند.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های بشیر فتوحی و وحید فرامرزی- دانشجویان دکترای مهندسی برق دانشگاه تربیت مدرس- و دکتر وحید احمدی- عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس- است. نتایج این کار در مجله‌ی Optics Letters (جلد ۴۱، شماره ۱۸، سال ۲۰۱۶، صفحات ۴۲۲۹ تا ۴۲۳۲) با ضریب تاثیر ۳٫۰۴ (Imapct Factor=3.04) منتشر شده است.
