Una forma insolita e molto eccitante di carbonio - che può essere creata disegnando su carta - sembra contenere la chiave del tempo reale, sequenziamento del DNA ad alto rendimento, una tecnica che avrebbe rivoluzionato la ricerca e i test medici.

Guidati dal dottor Jiri Cervenka e dal dottorando Nikolai Dontschuk dell'Università di Melbourne, lo studio includeva anche scienziati dell'Australian Synchrotron e della La Trobe University ed è pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

I ricercatori australiani hanno dimostrato che il grafene, un foglio spesso un atomo di carbonio disposto esagonale, a forma di filo di pollo - può rilevare le quattro basi azotate che compongono il DNA (citosina, guanina, adenina e timina).

Una combinazione unica delle quattro basi azotate costituisce la sequenza di DNA individuale di un gene. Attualmente, Il sequenziamento del DNA è uno strumento fondamentale per la diagnostica medica, test forensi e ricerche mediche e biologiche.

L'uso del grafene per sequenziare elettricamente il DNA promette di migliorare la velocità, portata, affidabilità e precisione riducendo il prezzo rispetto alle tecniche attuali, ha affermato Nikolai Dontschuk dell'Università di Melbourne.

"Abbiamo scoperto che ogni base azotata ha influenzato la struttura elettronica del grafene in un modo misurabilmente diverso, ", ha detto il signor Dontschuk.

"Se utilizzato in combinazione con un nanoporo (un minuscolo foro), una singola molecola di DNA passerebbe attraverso il sensore elettrico a base di grafene - come una singola stringa di perline che passa attraverso una sezione di minuscolo filo di pollo - consentendo in tempo reale, sequenziamento ad alto rendimento di una singola molecola di DNA".

Il team di ricerca ha condotto i primi esperimenti per combinare misurazioni elettriche in situ di transistor ad effetto di campo (GFET) a base di grafene con la spettroscopia di fotoemissione alla linea di luce della spettroscopia a raggi X molli al sincrotrone.

Dopo aver confrontato i risultati sperimentali e di sincrotrone, il team ha predetto che il rilevamento di una singola molecola di guanina, citosina e timina mediante dispositivi di grafene sfusi potrebbero essere ottenuti.

Il grafene è il primo materiale bidimensionale al mondo, con ogni foglio composto da singoli strati di carbonio. Quando questi sono impilati insieme formano la grafite, che si trova nel disegno a matite. Quando si disegna con una matita, pezzi di grafite si staccano, a volte lasciando dietro di sé uno strato dello spessore di un solo atomo, che è il grafene.

Sebbene il grafene fosse stato studiato come struttura teorica per alcuni decenni, non è stato scoperto ufficialmente fino al 2004, quando Andre Geim e Konstantin Novoselov riferirono di aver preparato grafene stabile in quantità sufficienti per eseguire misurazioni analitiche.

Il loro nuovo metodo di preparazione prevedeva l'uso di nastro adesivo per separare sezioni di grafite in strati sempre più sottili, che hanno poi trasferito su wafer di silicio. Per i loro sforzi, Geim e Novoselov hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica 2010.