Nanopores lyser op for at aflæse DNA

Nanoporer er ideelle til at trænge DNA -molekyler gennem dem, gør det muligt at aflæse den genetiske kode. Forskere fra TU Delft ønsker at gøre denne teknologi endnu mere kraftfuld ved at udstyre porerne med 'plasmonik'. Ved at anvende små optiske 'antenner', det er muligt at fokusere lyset præcist og intenst på nanoporen. Til sidst, forskerne håber at bruge denne teknik til at kontrollere DNA og aflæse det effektivt.

Reducerede omkostninger

Omkostningerne til at producere en aflæsning af det menneskelige genom (vores DNA) er faldet betydeligt i det sidste årti, men teknologien er forblevet relativt dyr. Nanoporer i siliciumchips er en egnet kandidat til en ny generation af DNA -sekvenser. For et årti siden, forskning fra forskere fra TU Delft og Harvard University var i spidsen for denne teknologi.

Optiske 'antenner'

Sammen med kolleger fra University of Illinois (USA), TU Delft -forskerne vil nu gå et skridt videre:de udstyrer nanoporerne med 'plasmonik', minimale optiske 'antenner'. Disse bruges til at fokusere lyset til et meget intenst og ekstremt lille 'hot spot' i nanoporen. Derved, forskerne håber at kunne fange, bremse og aflæse DNA effektivt.

Forskningen finansieres af American National Institute of Health (NIH) til et beløb på 2,47 millioner dollars. Det er en del af en klynge af otte finansierede forskningsprojekter til en værdi af 17 millioner dollars, som annonceret i denne uge af NIH.

Følsom sensor

"At læse baseparene i DNA med den nuværende sekventeringsteknologi er dyrt. Du skal mærke DNA'et, og kun meget korte stykker DNA kan læses op, cirka et par hundrede basepar, "siger professor Cees Dekker, leder af forskningsprojektet og direktør for Kavli Institute of Nanoscience på TU Delft. "Nanoporer giver mulighed for at læse meget lange DNA -strenge op på en gang. Ved at udstyre nanoporer med plasmonik, Vi håber at integrere en ny ultralydsfølsom type sensor præcist på stedet i nanoporen. "

Tusinde gange stærkere

Dekkers forskningsgruppe og kollegerne i Illinois er de første, der kombinerer begge studieretninger. "Vi laver små plasmoniske antenner:metalstrukturer, hvorpå du kan fokusere elektroner ved hjælp af lys. Ved at placere disse små antenner rundt om nanoporen, vi er i stand til at 'tænde' poren. På netop dette sted, lysintensiteten er fokuseret tusind gange stærkere. Og ved at gøre det, vi tror, ​​vi kan kontrollere DNA -molekylet og samtidig læse det op, "forklarer post-doktor Magnus Jonsson.

Romersk kunst

Forskning inden for både nanoporer og plasmonik udvikler sig hurtigt. Plasmonik er en forholdsvis ny undersøgelse, men ifølge Dekker har brugen af ​​plasmoniske materialer eksisteret i årevis. "Romerske kunstnere i det fjerde århundrede brugte allerede guld og sølvstøv i glas. Et fint eksempel på dette er Lycurgus Cup, som enten er rød eller grøn afhængigt af lysets fald. Dette er også plasmonik. Effekten har derfor været brugt i årtusinder, selvom vi først for nylig fandt ud af, hvordan det fungerer. "