Fysikere bruger grafen til at afkode DNA

Genomsekventering vil have en dybtgående effekt på vores forståelse af genetisk biologi og kunne indlede en dag, hvor læge og patient er i stand til at gennemgå individuelle genomsekvenser for fuldt ud at personliggøre medicinsk behandling.

Da X PRIZE FOUNDATION begynder at modtage nomineringer til sin $10m-pris for det første privatfinansierede firma, der nøjagtigt kan sekventere 100 genomer på 10 dage for mindre end $10, 000 pr. genom, videnskabsforfatteren Philip Ball ser på de seneste fremskridt hen imod succes i december Fysik verden 's hovedfunktion.

stafetten, engang fast i hænderne på kemikere og biologer, er blevet grebet af fysikere over hele verden siden midten af ​​1990'erne, da David Deamer fra University of California, Santa Cruz forestillede sig at føre en DNA-streng gennem en lille pore - læste de kemiske baser, der var trukket langs strengen, når den passerer igennem. Hans idé var, at i en saltopløsning, antallet af opløste ioner, der passerer gennem poren, vil variere afhængigt af hvilken base, der sad i poren.

I løbet af det seneste årti, videnskabsmænd har søgt midler til at bruge Deamers teknik med langt større kontrol over poren og bevægelsen af ​​DNA gennem poren, mens man også overvejer, hvordan teknikken kan omdannes til en praktisk enhed, der kan bruges i lægers operationer verden over.

De første tanker gik på brugen af ​​en siliciumnitrid nanopore, men forskere har fundet materialet lidt for tykt, hvilket betyder, at mere end ét nukleotid - de strukturelle enheder, der udgør DNA - kan være i poren på ethvert tidspunkt.

Nu, imidlertid, grafen - et-atom tykke plader af kulstof, der førte til dette års Nobelpris i fysik - genererer enorm spænding som et muligt DNA-sekventeringsmateriale efter arbejdet fra tre uafhængige forskningsgrupper tidligere i år.

Holdene -- baseret på universiteterne i Delft, Pennsylvania og Harvard - har hver tegnet DNA gennem en nanopore boret i grafen. Da materialerne er så meget tyndere end siliciumnitrid, holdene er rapporteret at tro, at grafen kan være en "game changer".

Uanset om det for fysikerne er lokket til en præmie på $10 mio. glæden ved grundforskning, eller tilfredsstillelsen ved at designe en teknik, der kunne revolutionere medicin, det ligner grafen -- allerede døbt et "vidundermateriale, fordi det er ultratyndt, ultrastærk og en fantastisk elektrisk leder -- kunne tilføje en streng mere til dens allerede kraftige bue.