Un team di ricercatori della Delft University of Technology (Paesi Bassi) annuncia un nuovo tipo di dispositivi nanopori che potrebbero avere un impatto significativo sul modo in cui esaminiamo le molecole di DNA, ad esempio per leggere la loro sequenza. In un documento intitolato "DNA Translocation through Graphene Nanopores" (pubblicato online in Nano lettere ), riportano una nuova tecnica per fabbricare minuscoli fori in uno strato di grafene e sono riusciti a rilevare il movimento delle singole molecole di DNA che viaggiano attraverso tale foro.
C'è una corsa mondiale per sviluppare strategie veloci e a basso costo per sequenziare il DNA, questo è, per leggere il contenuto del nostro genoma. Particolarmente promettenti per la prossima generazione di sequenziamento sono i dispositivi in cui si misura su singole molecole. Immagina una singola molecola di DNA di una delle tue cellule (3 miliardi di basi, 1 metro di lunghezza se lo allungassi dalla testa alla coda) che viene letto - base per base - in tempo reale mentre scorre tra due dita. Questo è ciò che il postdoc dott. Gregory Schneider nel gruppo del professor Cees Dekker e colleghi del Kavli Institute of Nanoscience hanno in mente. Ora hanno dimostrato un primo passo in quella direzione:far scorrere una singola molecola di DNA attraverso un minuscolo foro su nanoscala realizzato nella membrana più sottile che la natura può offrire, uno strato sottile di 1 atomo di grafene.
Il grafene è un materiale unico e molto speciale, eppure ampiamente disponibile:tutti hanno il grafene in casa:la grafite è composta da strati di grafene e si trova ad esempio nel carbone delle matite, carbone, o fuliggine di candela. Ma in questa ricerca, il grafene è usato a causa di quella proprietà speciale che si può creare monostrati sottili di un singolo atomo di grafene. Perché è importante una membrana così ultrasottile? Torniamo a quel filo che scorre tra le dita. La distanza tra due basi nel DNA è molto piccola, circa mezzo nanometro, che è 100000 volte più piccolo della larghezza di un capello umano! Per leggere ogni base lungo il DNA, occorre quindi un registratore più piccolo di quel mezzo nanometro. Se le tue dita possono essere ridimensionate a quella dimensione, sei in affari. Ed è qui che queste membrane di grafene atomicamente sottili sono cruciali.
Quello che hanno fatto Schneider e collaboratori è stato fabbricare un foro su scala nanometrica - chiamato nanoporo - nella membrana di grafene, che rappresenta il registratore ideale. Hanno dimostrato che singole molecole di DNA in acqua possono essere trascinate attraverso un tale nanoporo di grafene e, importante, che ogni molecola di DNA può essere rilevata mentre passa attraverso il poro. La tecnica di rilevamento è molto semplice:applicando una tensione elettrica ai capi del nanoporo, gli ioni nella soluzione iniziano a fluire attraverso il foro e viene rilevata una corrente. Questa corrente si riduce ogni volta che una molecola di DNA entra nel nanoporo e blocca parzialmente il flusso di ioni. Ogni singola molecola di DNA che scorre attraverso il poro viene così rilevata da una caduta di corrente.
Il DNA si muove base per base attraverso il nanoporo. Con il nanoporo di grafene atomicamente sottile, in linea di principio si ha il potenziale per leggere la sequenza del DNA, base per base. Un certo numero di gruppi in tutto il mondo hanno cercato di realizzare nanopori di grafene. Schneider et al sono i primi a riportare i loro risultati questa settimana.
La traslocazione del DNA attraverso i nanopori è stata sviluppata in precedenza dal laboratorio Dekker e da altri, ad esempio utilizzando membrane SiN. I nanopori di grafene offrono nuove opportunità, molte più del sequenziamento. Poiché il grafene, a differenza di Sin, è un ottimo conduttore, un ovvio passo successivo è usare le proprietà conduttive intrinseche del grafene. I nanopori offrono una gamma di opportunità di sensori per la scienza e le applicazioni.
