(PhysOrg.com) -- In un'innovazione fondamentale per un migliore sequenziamento del DNA, una trasmissione notevolmente più lenta del DNA attraverso i nanopori è stata ottenuta da un team guidato dai ricercatori dei Sandia National Laboratories.

I nanopori allo stato solido scolpiti dal biossido di silicio sono generalmente diritti, minuscoli tunnel più di mille volte più piccoli del diametro di un capello umano. Sono utilizzati come sensori per rilevare e caratterizzare il DNA, RNA e proteine. Ma questi materiali sparano attraverso tali fori così rapidamente che il sequenziamento del DNA che li attraversa, Per esempio, è un problema.

In un articolo pubblicato questa settimana online (23 luglio) in Materiali della natura (cartaceo previsto per agosto, Vol.9, pp. 667-675), un team guidato dai ricercatori dei Sandia National Laboratories riferisce di utilizzare tecniche di autoassemblaggio per fabbricare nanopori ugualmente piccoli ma attorcigliati. In combinazione con la deposizione di strati atomici per modificare le caratteristiche chimiche dei nanopori, le innovazioni raggiungono un quintuplicato rallentamento delle velocità di traslocazione guidate dalla tensione, necessarie in modo critico nel sequenziamento del DNA. (La traslocazione implica che il DNA entri e passi completamente attraverso i pori, che sono solo leggermente più larghi del DNA stesso.)

"Con il controllo della dimensione dei pori, lunghezza, forma e composizione, " dice il ricercatore capo Jeff Brinker, "Catturiamo i principali comportamenti funzionali dei pori proteici nel nostro sistema di nanopori a stato solido". L'importanza di un quintuplicato rallentamento in questo tipo di lavoro, Brinker dice, è grande.

Degna di nota è anche la capacità della tecnica di separare il DNA a singolo e doppio filamento in un formato array. "Esistono promettenti tecnologie di sequenziamento del DNA che richiedono questo, "dice Brinker.

L'idea di utilizzare nanopori sintetici allo stato solido come sensori a singola molecola per il rilevamento e la caratterizzazione del DNA e dei suoi materiali fratelli è attualmente oggetto di intense indagini da parte di ricercatori di tutto il mondo. La spinta è stata ispirata dalla squisita selettività e dal flusso dimostrato dai canali biologici naturali. I ricercatori sperano di emulare questi comportamenti creando materiali sintetici più robusti e più facilmente integrabili in dispositivi pratici.

Le attuali procedure scientifiche allineano la formazione di pori nominalmente cilindrici o conici ad angolo retto rispetto alla superficie della membrana. Questi sono meno capaci di rallentare significativamente il passaggio del DNA rispetto ai nanopori attorcigliati.

"Abbiamo avuto un'idea piuttosto semplice, Brinker dice. "Utilizziamo gli approcci di autoassemblaggio che abbiamo sperimentato per primi per realizzare membrane ultrasottili con array ordinati di pori di circa 3 nanometri di diametro. Quindi mettiamo a punto ulteriormente la dimensione dei pori tramite un processo di deposizione dello strato atomico che abbiamo inventato. Questo ci permette di controllare il diametro dei pori e la chimica della superficie su scala subnanometrica. Rispetto ad altri nanopori allo stato solido sviluppati fino ad oggi, il nostro sistema combina un controllo più preciso della dimensione dei pori con lo sviluppo di un percorso attorcigliato dei pori. In combinazione, questi permettono di rallentare la velocità del DNA."

Il lavoro è sostenuto dall'Air Force Office of Scientific Research, il Dipartimento di Scienze Energetiche di Base dell'Energia e l'Ufficio Ricerca e Sviluppo Regia Laboratorio Sandia.