پژوهشگران نشان دادند که چگونه از یک لوله شیشهای حاوی نانوحفره‌ای به قطر ۲۰ نانومتر می‌توان برای استخراج DNA استفاده کرد.
تسهیل فرآیند استخراج DNA با استفاده از لوله شیشهای
یکی از دشواری‌های کار در حوزه زیست‌فناوری، استخراج DNA از نمونه‌های زیستی است. برای حل این مشکل، محققان نشان دادند که چگونه می‌توان از نانوحفره استفاده کرد. به اعتقاد محققان این پروژه، این روش با اندکی اصلاحات می‌تواند برای تشخیص برخی از انواع سرطان با استفاده از نمونه خون بیمار استفاده شود.
تحقیقات انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا نشان می‌دهد که تشخیص و جداسازی DNA از نمونه‌های مایع مانند خون با استفاده از یک لوله شیشهای کوچک و با جریان الکتریکی آسان‌تر می‌شود. این روش که جزئیات مربوط به آن در مجله Nanoscale تشریح شده است، همچنین می‌تواند تشخیص سرطان را در آینده بهبود بخشد.
DNA، یک مولکول دو رشته‌ای و دارای بار الکتریکی است که حاوی تمام اطلاعاتی است که ارگانیسم برای ایجاد و سازماندهی اجزای سازنده زندگی به آن نیاز دارد و در هسته سلول تجمع یافته است. استخراج DNA از یک سلول برای بسیاری از اهداف پزشکی و علمی وقت‌گیر و غیرعملی است. خوشبختانه، با مرگ طبیعی سلول‌ها، غشای آن‌ها می‌ترکد و باعث آزاد شدن محتویات، از جمله DNA می‌شود. این بدان معنی است که یک نمونه خون شامل رشته‌های زیادی از DNA شناور آزاد است که به لحاظ تئوری باید به راحتی از نظر کمی شناسایی و استخراج شود.
با این حال، سلول‌های پاک‌کننده به نام ماکروفاژها که زباله‌های سلولی را تمیز می‌کنند، بیشتر DNA بدون سلول را از بین می‌برند و آن را در غلظت‌های پایین خون نگه می‌دارند. بیشتر رویکردها برای گرفتن DNA بدون سلول به روش‌های گران قیمتی نیاز دارند.
کوین فریدمن، استادیار مهندسی زیستی دانشگاه کالیفرنیا تلاش‌هایی برای بهبود تشخیص و گرفتن DNA در غلظت‌های پایین را با استفاده از بار الکتریکی و لوله‌ای شیشهای دارای نانوحفره انجام داده است. حسگر نانوحفره‌ای به‌عنوان ابزاری برای تشخیص سریع، قابل اعتماد و مقرون به صرفه در کاربردهای مختلف پزشکی و بالینی شناخته می‌شود.
فریدمن می‌گوید: «ما می‌دانیم که اگر ولتاژ را روی غشای سلول اعمال کنید، یون‌ها از میان منافذ غشای سلول حرکت می‌کنند. DNA همچنین با میدان الکتریکی حرکت می‌کند و ما می‌‌توانیم از آن برای انتقال DNA استفاده کنیم.»
محققان یک الکترود مثبت درون یک لوله شیشهای با حفره‌ای به قطر۲۰ نانومتر قرار دادند. این نانوحفره کمی بزرگتر از یک مولکول DNA است. آن‌ها یک پتانسیل الکتریکی به نانوحفره اعمال کردند، که نمونه DNA و یک الکترود منفی درون ویال قرار دارد. DNA بدون سلول به داخل نانوحفره وارد شده و آن را مسدود می‌کند. تغییر جریان الکتریکی با عبوری از میان نانوحفره می‌تواند برای تشخیص DNA استفاده شود.
