211service.com
Grafenas gali pagerinti DNR seką
Grafeno sluoksniai, kurių storis yra tik atomas, gali padėti greičiau ir pigiau nustatyti žmogaus DNR seką. Harvardo universiteto ir MIT mokslininkai parodė, kad grafeno lakštai gali būti didelis patobulinimas, palyginti su membranomis, kurios šiuo metu naudojamos nanoporų sekos nustatymui – tai technika, kuri žada pagreitinti ir supaprastinti ilgų DNR grandžių sekos nustatymą.
Šiandieniniai sekos nustatymo metodai apima DNR susmulkinimą, daugelio dalių kopijų darymą ir prie jų prijungtų fluorescencinių molekulių skaitymą. Šis metodas trunka kelias dienas ir kainuoja dešimtis tūkstančių dolerių. Priešingai, nanoporų sekos nustatymas teoriškai galėtų išanalizuoti visą žmogaus genomą per kelias valandas.
Nanoporų sekos nustatymas apima DNR grandinės ištraukimą per mažą skylutę membranoje, kuri yra suspenduota druskos tirpale, o joje yra įtampa. Jonai, judantys iš vienos membranos pusės į kitą, sukuria elektros srovę. Kai kiekviena iš keturių skirtingų DNR bazių praeina per poras, srovės stiprumas mažėja skirtingu mastu, todėl galima greitai nustatyti bazių seką.
Šiuo metu DNR sekos nustatymui naudojamos nanoporos paprastai yra pagamintos iš bakterijų baltymų arba yra išgraviruotos silicio nitrido membranose. Tokios membranos yra nuo 20 iki 30 nanometrų storio. Tačiau kadangi atstumas tarp dviejų DNR bazių yra 0,5 nanometro, porose vienu metu gali įstrigti 40–60 bazių.
Plonesnė membrana, tokia kaip grafenas, gali leisti tiksliau identifikuoti bazę. Vieno grafeno sluoksnio storis yra tik vienas nanometras. Tai ploniausia membrana, kuri kada nors buvo pritaikyta šiai problemai, sako Jenė Golovčenko , Harvardo fizikos profesorius, vadovavęs naujam darbui, paskelbtam m Gamta šią savaitę.
Tyrėjai sukuria savo membraną, padėdami grafeno dribsnį virš 200 nanometrų pločio angos, esančios silicio nitrido paviršiaus viduryje. Tada jie elektronų pluoštu grafene išgręžia kelias, vos nanometrų pločio, poras. Galiausiai membrana panardinama į druskos tirpalą, kuris liečiasi su sidabro elektrodais. Tyrėjai pastebėjo srovės kritimus, kai DNR grandinė praeina per poras, o tai rodo, kad šis metodas galiausiai gali būti panaudotas DNR bazėms identifikuoti.
Dvi kitos tyrimų grupės neseniai pademonstravo panašius žygdarbius: vienas grupė Kavli nanomokslų institute ir kitas Pensilvanijos universitete. Abu šie pasiekimai buvo paskelbti žurnale Nano raidės Liepą.
Tačiau norint nustatyti atskiras DNR bazes, kai jos praeina per poras, reikės daug daugiau darbo. Kiekviena iš keturių skirtingų DNR bazių turėtų skirtingu dydžiu blokuoti srovę, praeinančią per poras. Bet kuris prietaisas turi sugebėti atskirti šiuos skirtingus kiekius. Tačiau tai reikš tiksliai kontroliuoti greitį, kuriuo DNR skrenda per poras. Tokia kontrolė yra didžiausia kliūtis nanoporų sekai paversti praktiška.
Viduje konors Gamta popieriuje, kiekviena DNR molekulė, turinti tūkstančius bazių, pro poras praeina per šimtus mikrosekundžių (apie keturias nanosekundes vienai bazei). Jei norite skaityti vieną pagrindą po vieną, sruogelė porose turėtų būti daugiau nei 1000 kartų ilgiau, sakoma. Jonas Kasianovičius , Nacionalinio standartų ir technologijų instituto biofizikas, išradęs nanoporų seką. Kasianowicz dirba su natūraliomis membranomis ir poromis, pagamintomis iš bakterijų baltymų. Jie gali išlaikyti molekules dešimtis milisekundžių, tačiau yra mažiau stabilūs nei silicio nitridas ir grafenas.
Jie perkėlė nanoporų technologiją į kitą lygį, sako jis apie naujausias grafeno pastangas. Kietojo kūno nanoporų kūrimas buvo puiki idėja, o jų apdorojimas grafenu yra puikus pirmasis žingsnis. Tačiau jis priduria: kad galėtumėte sekti, turite sugebėti kontroliuoti DNR srautą per jį ir jį sulėtinti.