сб
18
ноября
нанотехнологии
Алена Феклина
Редактор новостей
Графен, нанопоры и секвенирование ДНК
Исследователи из Пенсильванского университета разработали новую углеродную наноплатформу для обнаружения отдельных молекул ДНК на основе электричества
08 октября 2010 10:00
© discussiya.com

Исследователи из Пенсильванского университета разработали новую углеродную наноплатформу для обнаружения отдельных молекул ДНК на основе электричества.
С помощью электрических полей мельчайшие нити ДНК пропускают через наноразмерные, атомно-тонкие нанопоры в графеновой платформе, что позволяет производить быстрое электронное секвенирование четырех видов химических оснований ДНК.

В пресс-релизе Пенсильванского университета говорится, что с использованием технологии электронного пучка ученые добились столкновения пор с графеновыми мембранами. Таким образом, стало возможным проводить электронные измерения перемещения ДНК.

Графеновые нанопоры были созданы в ходе исследования двухгодичной давности, и тогда же была начата работа с ними.

В ходе проведенных экспериментов доцент кафедры физики и астрономии Пенсильванской школы искусств и наук Мария Дрндик (Marija Drndić) и доктор наук Кристофер Мерчант (Christopher A. Merchant) совместно с Кеном Хили (Ken Healy), Мени Вануну (Meni Wanunu), Вишва Рей (Vishva Ray) и другими участниками лаборатории Дрндик использовали большое количество графеновых материалов, разработанных доктором наук Женгтанк Луо (Zhengtang Luo) и профессором Чарли Джонсоном (A.T. Charlie Johnson), работающими там же физиками.

Группа ученых использовала метод химического осаждения в паровой фазе, чтобы нарастить графены большими слоями и затем суспендировать их через единственное отверстие в один микрон в нитриде кремния. Затем с помощью электронного пучка просвечивающего электронного микроскопа, или ТЭМ,  просверливалось еще меньшее отверстие - нанопора в самом центре суспендированного графена.

Твердотельные нанопоры уже стали незаменимым инструментом для биологических исследований на уровне одной молекулы.

Приборы на основе графеновых нанопор, разработанные Пенсильванской командой, работают следующим образом. Пора делит две камеры раствора электролита. С помощью напряжения ионы проходят через поры. Ионный перенос определяется как ток, протекающий от источника напряжения. Молекулы ДНК, помещенные в электролит, проходят "гуськом" через такие нанопоры.

Из-за перемещения молекул происходит блокировка потоков ионов и снижение измеряемого потока. Четыре основания ДНК блокируют его по-разному, поэтому графеновые нанопоры толщиной в субнанометр позволяют оценить различие между основаниями, используя технологию  секвенирования ДНК – она низкозатратна и обладает высокой пропускной способностью.

Кроме того, для увеличения надежности устройств на основе графеновых нанопор исследователи нанесли ультратонкое покрытие на мембрану из оксида титана, толщиной лишь в несколько атомных слоев. Оно позволяет создать более чистую и легче смачиваемую поверхность, через которую ДНК легко перемещаются. Покрытие графеновых мембран слоем оксида также снизило шум нанопор и в то же время улучшило надежность устройства.

Благодаря ультратонкому характеру графеновых пор, исследователи смогли обнаружить повышение величины перемещения сигнала по сравнению с предыдущими твердотельными нанопорами в нитриде кремния, не изменяя напряжение.

Команда Пенсильванского университета теперь работает над повышением общей надежности этих устройств и использованием проводимости графеновых листов для создания устройств с поперечным электрическим контролем над перемещением ДНК. В частности, этот поперечный электрический контроль может быть достигнут вырезанием графена в наноэлектродах и использованием его свойств проводимости.

Поделиться ссылкой в:
Версия для печатиВставить в блог

читайте также
фото месяца

Провал грунта в центре Гватемалы

новости

все новости