Atomisk kyllingetråd er nøglen til hurtigere DNA-sekventering

En usædvanlig og meget spændende form for kulstof - der kan skabes ved at tegne på papir - ser ud til at holde nøglen til realtid, høj gennemløbs DNA-sekventering, en teknik, der ville revolutionere medicinsk forskning og testning.

Ledet af Dr Jiri Cervenka og ph.d.-kandidat Nikolai Dontschuk fra University of Melbourne, undersøgelsen omfattede også forskere fra Australian Synchrotron og La Trobe University og er publiceret i Naturkommunikation .

De australske forskere har vist, at grafen - et et-atom tykt ark af sekskantet carbon, formet som kyllingetråd - kan detektere de fire nukleobaser, der udgør DNA (cytosin, guanin, adenin og thymin).

En unik kombination af de fire nukleobaser udgør den individuelle DNA-sekvens af et gen. I øjeblikket, DNA-sekventering er et grundlæggende værktøj til medicinsk diagnostik, retsmedicinske undersøgelser og medicinsk og biologisk forskning.

Brugen af ​​grafen til elektrisk sekvensering af DNA lover at forbedre hastigheden, gennemløb, pålidelighed og nøjagtighed og samtidig reducere prisen sammenlignet med nuværende teknikker sagde Nikolai Dontschuk fra University of Melbourne.

"Vi fandt ud af, at hver nukleobase påvirkede den elektroniske struktur af grafen på en målbart forskellig måde, " sagde hr. Dontschuk.

"Når det bruges sammen med en nanopore (et lille hul), et enkelt DNA-molekyle ville passere gennem den grafenbaserede elektriske sensor - som en enkelt perlerække, der passerer gennem en sektion af lille kyllingetråd - hvilket muliggør realtid, high-throughput sekventering af et enkelt DNA-molekyle."

Forskerholdet gennemførte de første eksperimenter for at kombinere in situ elektriske målinger af grafenbaserede felteffekttransistorer (GFET) med fotoemissionsspektroskopi ved den bløde røntgenspektroskopistrålelinje ved Synchrotron.

Efter at have sammenlignet de eksperimentelle resultater og synkrotronresultaterne, holdet forudsagde, at enkelt-molekyle sansning af guanin, cytosin og thymin ved hjælp af bulkgrafenanordninger kunne opnås.

Grafen er verdens første todimensionelle materiale, med hvert ark sammensat af enkelte lag kulstof. Når disse stables sammen danner de grafit, som findes i tegneblyanter. Når du tegner med en blyant, stykker grafit skaller af, nogle gange efterlader et lag, der er et enkelt atom tykt, som er grafen.

Selvom grafen var blevet undersøgt som en teoretisk struktur i nogle årtier, det blev først officielt opdaget i 2004, da Andre Geim og Konstantin Novoselov rapporterede, at de havde forberedt stabil grafen i tilstrækkelige mængder til at udføre analytiske målinger.

Deres nye fremstillingsmetode involverede at bruge klæbende tape til at adskille sektioner af grafit i tyndere og tyndere lag, som de derefter overførte til siliciumwafers. For deres indsats, Geim og Novoselov blev tildelt Nobelprisen i fysik 2010.