Se volessimo contare il numero di persone in una folla, potremmo fare preventivi al volo, molto probabilmente impreciso, oppure potremmo chiedere a ogni persona di passare attraverso un tornello. Quest'ultimo ricorda il modello che i ricercatori dell'EPFL hanno utilizzato per creare un "lettore di DNA" in grado di rilevare il passaggio di singole molecole di DNA attraverso un minuscolo foro:un nanoporo con transistor al grafene integrato.

Le molecole di DNA sono diluite in una soluzione contenente ioni e sono guidate da un campo elettrico attraverso una membrana con un nanoporo. Quando la molecola passa attraverso l'orifizio, provoca una leggera perturbazione al campo, rilevabile non solo dalle modulazioni in corrente ionica ma anche dalla concomitante modulazione nella corrente del transistore al grafene. Sulla base di queste informazioni, è possibile determinare se una molecola di DNA è passata attraverso la membrana oppure no.

Questo sistema si basa su un metodo noto da oltre una dozzina di anni. La tecnica originale non era così affidabile poiché presentava una serie di carenze come l'ostruzione dei pori e la mancanza di precisione, tra gli altri. "Pensavamo di poter risolvere questi problemi creando una membrana il più sottile possibile mantenendo la forza dell'orifizio", ha affermato Aleksandra Radenovic del Laboratorio di biologia su nanoscala dell'EPFL. Insieme a Floriano Traversi, studente post-dottorato, e colleghi del Laboratorio di elettronica e strutture su nanoscala, si è imbattuta nel materiale che si è rivelato sia il più forte che il più resistente:il grafene, che consiste in un singolo strato di molecole di carbonio. Le strisce di grafene o nanonastri utilizzate nell'esperimento sono state prodotte presso l'EPFL, grazie al lavoro svolto presso il Centro di Micro Nanotecnologie (CMI) e il Centro di Microscopia Elettronica (CIME).

"Per una straordinaria coincidenza, continuò il ricercatore, lo spessore dello strato di grafene misura 0,335 nm, che si adatta esattamente al divario esistente tra due basi del DNA, considerando che nei materiali finora utilizzati c'era uno spessore di 15 nm." Di conseguenza, mentre in precedenza non era possibile analizzare singolarmente il passaggio delle basi del DNA attraverso questi "lunghi" tunnel – a scala molecolare –, è probabile che il nuovo metodo fornisca una precisione molto più elevata. Infine, potrebbe essere utilizzato per il sequenziamento del DNA.

Tuttavia non ci sono ancora. In soli 5 millisecondi, fino a 50.000 basi di DNA possono passare attraverso i pori. Il segnale elettrico in uscita non è abbastanza chiaro per "leggere" la sequenza dal vivo del passaggio del filamento di DNA. "Però, la possibilità di rilevare il passaggio del DNA con nanonastri di grafene è una svolta oltre che una significativa opportunità", ha detto Aleksandra Radenovic. Ha notato che, Per esempio, il dispositivo è anche in grado di rilevare il passaggio di altri tipi di proteine ​​e fornire informazioni sulla loro dimensione e/o forma.

Questo passo cruciale verso nuovi metodi di analisi molecolare ha ricevuto una sovvenzione ERC ed è descritto in un articolo pubblicato su Nanotecnologia della natura .