Scienziati dell'Istituto di ricerca scientifica e industriale dell'Università di Osaka hanno fabbricato nanopori in biossido di silicio, che erano solo 300 nm, di diametro circondato da elettrodi. Questi nanopori potrebbero impedire alle particelle di entrare semplicemente applicando una tensione, che può consentire lo sviluppo di sensori in grado di rilevare concentrazioni molto piccole di molecole bersaglio, così come la tecnologia di sequenziamento del DNA di nuova generazione.

I nanopori sono piccoli fori abbastanza larghi da consentire il passaggio di una singola molecola o particella. Il movimento delle nanoparticelle attraverso questi fori può essere solitamente rilevato come un segnale elettrico, il che li rende una piattaforma promettente per nuovi sensori a particella singola. Però, il controllo del movimento delle particelle è stato finora una sfida.

Gli scienziati dell'Università di Osaka hanno utilizzato la tecnologia dei sistemi nanoelettromeccanici integrati per produrre nanopori allo stato solido, solo 300 nm di larghezza, con elettrodi di gate di platino circolari che circondano le aperture che possono impedire il passaggio delle nanoparticelle. Ciò si ottiene selezionando la tensione corretta che attira gli ioni nella soluzione per creare un flusso di compensazione che blocca l'ingresso della nanoparticella.

"I movimenti delle singole nanoparticelle potrebbero essere controllati tramite la tensione applicata all'elettrodo di gate circostante, quando abbiamo messo a punto il flusso elettroosmotico attraverso il potenziale elettrico di superficie, " dice il primo autore Makusu Tsutsui. Dopo che la particella è stata intrappolata nell'apertura del nanoporo, si può quindi creare un sottile squilibrio di forza tra l'attrazione elettroforetica e la resistenza idrodinamica. A quel tempo, le particelle possono essere attirate molto lentamente, che può consentire polimeri lunghi, come il DNA, da infilare alla velocità corretta per il sequenziamento.

"Il presente metodo può non solo consentire una migliore precisione di rilevamento di oggetti sub-micrometrici, come virus, ma fornisce anche un metodo per l'analisi strutturale delle proteine, ", afferma l'autore senior Tomoji Kawai. Mentre i nanopori sono già stati utilizzati per determinare l'identità di varie molecole bersaglio in base alla corrente generata, la tecnologia dimostrata in questo progetto potrebbe consentire di testare in questo modo una gamma più ampia di analiti. Per esempio, piccole molecole, come proteine ​​e segmenti di micro-RNA che devono essere attirati a una velocità molto controllata, può anche essere rilevato.

L'articolo, "Controllo dell'effetto di campo delle dinamiche di traslocazione nei nanopori surround-gate, " è stato pubblicato in Materiali di comunicazione .