Главная
Термоэлектрический преобразователь из кремния
Нано-био
ДНК-транзистор
ДНК в нанотехнологиях
Контакты
Увлекательные статьи
 

 

Полезные статьи
Контакты
ДНК в нанотехнологиях
ДНК-транзистор
Нано-био
Термоэлектрический преобразователь из кремния

ДНК-транзистор

Ученые из компании IBM еще на один шаг приблизились к созданию сверхточного и быстрого ДНК-секвенатора на основе нанопор.

Модель нано-секвенатора

Новейшее наноустройство способно контролировать положение молекулы ДНК в нанопоре с точностью до одного нуклеотида способно совершить революцию в современной технологии секвенирования, — так считает Стас Полонский (Stas Polonsky) и его коллеги из IBM.

 

Хотя разговоры о секвенаторах на основе нанопор ведутся уже несколько лет, совершенствование их моделей никогда не бывает лишним. Так, например, мы уже писали о достижениях ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), которым удалось описать подобное устройство.

 

В статье, которая была опубликована в апрельском выпуске Nano Letters, ими описывается метод секвенации человеческого генома, занимающий несколько часов. При этом устройство для секвенации на основе нанопор будет недорогим, его смогут приобрести практически любые медицинские учреждения. Сам метод состоит в изменении электрического потенциала при прохождении ДНК через нанопору.

 

Ученые составили математическую модель нано-секвенатора, читающего отдельные нуклеотиды. Однако тогда они не смогли ответить на вопрос: нужно ли дискретное перемещение молекулы в канале нанопоры для успешного считывания последовательности, или нет. Теперь же ученые из IBM Research и их коллеги из TJ Watson Research Center предложили понятие ДНК-транзистора, с помощью которого будет производиться более эффективное секвенирование генома.

Принцип действия ДНК-транзистора

ДНК-транзистор – достаточно длинная нанопора с рядом полупроводниковых и металлических добавок, внутри которой находится длинная молекула ДНК. Диаметр же нанопоры должен быть не слишком велик – всего несколько нанометров. Внутри ДНК-канала благодаря добавкам располагаются заряды, сравнимые с зарядами одиночных электронов.

 

Из-за большой разности потенциалов между центральным и боковыми электродами формируется электростатическая ловушка, которая «ловит» молекулу ДНК. Изменение частоты напряжения приведет к движению молекулы внутри поры с заданной точностью, в данном случае – с точностью до одного нуклеотида, чего ранее достичь не удавалось.

 

Секвенация ДНК у отдельно взятого человека с помощью современной техники займет несколько месяцев и будет стоить миллионы долларов, что, естественно, не позволяет детально исследовать геном пациентов и на его основе лечить генетические болезни. Если же появится устройство быстрого секвенирования, то анализ ДНК может вполне быть обычной клинической процедурой, как, например, анализ крови. Естественно, подобная практика совершит революцию в медицине.

В новейшем же методе, основанном на использовании технологии ДНК-транзистор, для успешной секвенации нужно будет в сто миллионов меньше исходного вещества – ДНК, и гораздо меньше времени.

 

Но самое важное то, что нанопоры для ДНК-транзисторов можно изготовить в Больших количествах с помощью современных методов микроэлектронного производства. Как говорит Полонский, протягивать сквозь нанопору можно будет не только молекулы ДНК, но также и другие биомолекулы для изучения их морфологии и механических свойств. Сейчас ученые работают над изготовлением первого прототипа дискретного секвенатора на основе ДНК-транзистора.

 

Rambler's Top100

© nanotehnika.ru, все права защищены