Ny type nanosensor registrerer DNA-byggesten

Forskere ved Uppsala Universitet og i Brasilien har udviklet en ny type nanosensor, der kan detektere enkelte molekyler. Nanosensoren, bestående af en kombination af to forskellige materialer, er blevet brugt til at identificere de forskellige byggesten i DNA.

Det der virkelig er banebrydende ved denne undersøgelse er, at det er lykkedes at kombinere grafen, som er elektrisk ledende, og bornitrid, som er isolerende, i samme todimensionelle materiale. Tidligere, disse to stoffer er kun blevet brugt hver for sig i et forsøg på at påvise molekyler.

Detektion af individuelle molekyler er af stor betydning i medicin og sundhedspleje, men i øjeblikket tilgængelige metoder er generelt for komplicerede og dyre til at blive brugt bredt.

Undersøgelsen har anvendt nanosensoren til at detektere de fire naturligt forekommende nukleotider, som er byggestenene i DNA, og dermed opdagede en ny hurtig og billig måde at sekventere DNA ved at måle en elektrisk strøm.

I computersimuleringer, et lille hul, kaldet en nanopore, blev skabt i grænsefladen mellem de to stoffer, og en lille kæde af elektrisk ledende materiale dannet således mellem nanoporen og det isolerende bornitrid. Når molekyler bevæger sig gennem nanoporen, kædens elektriske potentiale moduleres, og materialets ledningsevne påvirkes derfor. Ved at måle den elektriske strøm i materialet, molekylerne kan identificeres gennem deres karakteristiske dipolmoment.

Undersøgelsen omfattede også hydrogenfluorid, et lille molekyle med et stort elektrisk dipolmoment, som er et ideelt modelsystem til at få en bedre forståelse af, hvordan nanosensoren kan detektere de større og mere komplekse molekyler.

"Computersimuleringer blev udført i et vakuum, og molekylerne blev fikseret i forhold til kulstofkæden og nanopore. I fremtidige undersøgelser, vi ønsker at undersøge de dynamiske aspekter af systemet. Det bliver spændende, for eksempel, for at se, hvordan sensorerne reagerer på vand", siger Ralph Scheicher, Adjunkt i materialeteori ved Institut for Fysik og Astronomi.