Il sequenziamento delle coppie di basi del DNA - le singole molecole che compongono il DNA - è fondamentale per i ricercatori medici che lavorano verso la medicina personalizzata. Saper isolare, studiare e sequenziare queste molecole di DNA consentirebbe agli scienziati di personalizzare i test diagnostici, terapie e trattamenti basati sul corredo genetico individuale di ogni paziente.

Ma essere in grado di isolare singole molecole come coppie di basi del DNA, che sono solo due nanometri di diametro - o circa 1/50, 000esimo il diametro di un capello umano – è incredibilmente costoso e difficile da controllare. Inoltre, escogitare un modo per intrappolare le molecole di DNA nel loro ambiente acquoso naturale complica ulteriormente le cose. Gli scienziati hanno passato l'ultimo decennio a lottare per isolare e intrappolare singole molecole di DNA in una soluzione acquosa cercando di infilarle attraverso un minuscolo foro delle dimensioni del DNA, chiamato "nanoporo, " che è estremamente difficile da realizzare e controllare.

Ora un team guidato dai ricercatori della Yale University ha dimostrato che isolando singole particelle cariche, come molecole di DNA, è infatti possibile utilizzando un metodo chiamato "Paul trapping, " che utilizza campi elettrici oscillanti per confinare le particelle in uno spazio di soli nanometri. (La tecnica prende il nome da Wolfgang Paul, che ha vinto il Premio Nobel per la scoperta.) Fino ad ora, gli scienziati sono stati in grado di utilizzare solo le trappole di Paul per le particelle nel vuoto, ma il team di Yale è stato in grado di confinare una particella di prova carica - in questo caso, una pallina di polistirene - con una precisione di soli 10 nanometri in soluzioni acquose tra quadrupli microelettrodi che fornivano il campo elettrico.

Il loro dispositivo può essere contenuto in un singolo chip ed è semplice ed economico da produrre. "L'idea sarebbe che i medici potessero prelevare una piccola goccia di sangue dai pazienti ed essere in grado di eseguire test diagnostici su di essa proprio lì nel loro ufficio, invece di inviarlo a un laboratorio dove il test può richiedere giorni ed è costoso, " disse Weihua Guan, uno studente laureato in ingegneria di Yale che ha guidato il progetto.

Oltre alla diagnostica, questo "lab-on-a-chip" avrebbe una vasta gamma di applicazioni, Guan ha detto, come essere in grado di analizzare come le singole cellule rispondono a stimoli diversi. Mentre ci sono molte altre tecniche per la manipolazione cellulare ora disponibili, come pinzette ottiche, l'approccio del team di Yale in realtà funziona meglio man mano che le dimensioni degli obiettivi si riducono, contrariamente ad altri approcci.

Il gruppo, i cui risultati appaiono nella prima edizione del 23 maggio del Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze, usavano perline di polistirene cariche piuttosto che vere molecole di DNA, insieme a una trappola bidimensionale per dimostrare che la tecnica ha funzionato. Prossimo, lavoreranno per creare una trappola 3D usando molecole di DNA, quale, a due nanometri, sono ancora più piccole delle sfere di prova. Sperano di avere un lavoro, Trappola 3-D usando molecole di DNA nel prossimo anno o due. Il progetto è finanziato da un programma del National Institutes of Health che mira a sequenziare l'intero genoma di un paziente per meno di $ 1, 000.

"Questo è il futuro della medicina personalizzata, " disse Guan.