p (PhysOrg.com) - Em uma inovação crítica para melhorar o sequenciamento de DNA, uma transmissão marcadamente mais lenta de DNA através de nanoporos foi alcançada por uma equipe liderada por pesquisadores do Sandia National Laboratories. p Nanoporos de estado sólido esculpidos de dióxido de silício são geralmente retos, túneis minúsculos mais de mil vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Eles são usados ​​como sensores para detectar e caracterizar DNA, RNA e proteínas. Mas esses materiais atiram através desses buracos tão rapidamente que sequenciar o DNA que passa por eles, por exemplo, é um problema.

p Em um artigo publicado esta semana online (23 de julho) em Materiais da Natureza (cópia impressa prevista para agosto, Vol.9, pp. 667-675), uma equipe liderada por pesquisadores do Sandia National Laboratories relata o uso de técnicas de automontagem para fabricar nanoporos igualmente pequenos, mas tortos. Combinado com a deposição da camada atômica para modificar as características químicas dos nanoporos, as inovações alcançam uma desaceleração cinco vezes maior nas velocidades de translocação impulsionadas por voltagem criticamente necessárias no sequenciamento de DNA. (A translocação envolve DNA entrando e passando completamente pelos poros, que são apenas ligeiramente mais largos do que o próprio DNA.)

p "Pelo controle do tamanho dos poros, comprimento, forma e composição, "diz o pesquisador principal Jeff Brinker, "capturamos os principais comportamentos funcionais dos poros das proteínas em nosso sistema de nanoporos de estado sólido." A importância de uma desaceleração quíntupla neste tipo de trabalho, Brinker diz, é grande.

p Também digno de nota é a capacidade da técnica de separar DNA de fita simples e dupla em um formato de matriz. "Existem tecnologias de sequenciamento de DNA promissoras que exigem isso, "diz Brinker.

p A ideia de usar nanoporos de estado sólido sintéticos como sensores de uma única molécula para detecção e caracterização de DNA e seus materiais irmãos está atualmente sob intensa investigação por pesquisadores ao redor do mundo. O impulso foi inspirado na seletividade e no fluxo requintados demonstrados pelos canais biológicos naturais. Os pesquisadores esperam emular esses comportamentos criando materiais sintéticos mais robustos e mais facilmente integrados em dispositivos práticos.

p Os procedimentos científicos atuais alinham a formação de poros nominalmente cilíndricos ou cônicos em ângulos retos com a superfície da membrana. Eles são menos capazes de retardar significativamente a passagem do DNA do que os nanoporos torcidos.

p "Tínhamos uma ideia muito simples, "Diz Brinker." Usamos as abordagens de automontagem que fomos pioneiros para fazer membranas ultrafinas com matrizes ordenadas de poros de cerca de 3 nanômetros de diâmetro. Em seguida, ajustamos ainda mais o tamanho dos poros por meio de um processo de deposição de camada atômica que inventamos. Isso nos permite controlar o diâmetro dos poros e a química da superfície na escala do subnanômetro. Em comparação com outros nanoporos de estado sólido desenvolvidos até o momento, nosso sistema combina um controle mais preciso do tamanho dos poros com o desenvolvimento de uma via de poros torcidos. Em combinação, isso permite diminuir a velocidade do DNA. "

p O trabalho é apoiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea, o Departamento de Ciências Energéticas Básicas do Departamento de Energia e o escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido pelo Laboratório de Sandia.