p 9 de setembro, 2010 - Em um artigo publicado como matéria de capa do dia 9 de setembro, 2010 Natureza , pesquisadores da Harvard University e do MIT demonstraram que o grafeno, uma folha plana de carbono surpreendentemente robusta com apenas um átomo de espessura, pode atuar como uma membrana artificial separando dois reservatórios de líquido. p Ao perfurar um minúsculo poro de apenas alguns nanômetros de diâmetro, chamado de nanopore, na membrana de grafeno, eles conseguiram medir a troca de íons através do poro e demonstraram que uma longa molécula de DNA pode ser puxada através do nanoporo de grafeno assim como um fio é puxado pelo buraco de uma agulha.

p "Ao medir o fluxo de íons que passam por um nanoporo perfurado em grafeno, demonstramos que a espessura do grafeno imerso em líquido é inferior a 1 nm de espessura, ou muitas vezes mais fina do que a membrana muito fina que separa um único animal ou célula humana de seu ambiente circundante, "diz o autor principal Slaven Garaj, um Pesquisador Associado no Departamento de Física de Harvard. "Isso torna o grafeno a membrana mais fina capaz de separar dois compartimentos líquidos um do outro. A espessura da membrana foi determinada por sua interação com moléculas de água e íons."

p Grafeno, o material mais forte conhecido, tem outras vantagens. Mais importante, é eletricamente condutor.

p "Embora a membrana evite que íons e água fluam através dela, a membrana de grafeno pode atrair íons diferentes e outros produtos químicos para suas duas superfícies atomicamente próximas. Isso afeta a condutividade elétrica do grafeno e pode ser usado para detecção química, "diz a coautora Jene Golovchenko, Rumford Professor de Física e Gordon McKay Professor de Física Aplicada em Harvard, cujo trabalho pioneiro iniciou o campo de nanoporos artificiais em membranas de estado sólido.

p "Acredito que a espessura atômica do grafeno o torna um novo dispositivo elétrico que oferecerá novos insights sobre a física dos processos de superfície e levará a uma ampla gama de aplicações práticas, incluindo sensoriamento químico e detecção de moléculas individuais. "

p Nos últimos anos, o grafeno surpreendeu a comunidade científica com suas muitas propriedades únicas e aplicações potenciais, variando de eletrônica e pesquisa de energia solar a aplicações médicas.

p Jing Kong, também co-autor do artigo, e seus colegas do MIT desenvolveram primeiro um método para o crescimento em grande escala de filmes de grafeno que foi usado no trabalho.

p O grafeno foi esticado sobre uma estrutura à base de silício, e inserido entre dois reservatórios de líquido separados. Uma voltagem elétrica aplicada entre os reservatórios empurrou os íons em direção à membrana de grafeno. Quando um nanoporo foi perfurado através da membrana, essa tensão canalizava o fluxo de íons através do poro e era registrada como um sinal de corrente elétrica.

p Quando os pesquisadores adicionaram longas cadeias de DNA no líquido, eles foram eletricamente puxados um a um através do nanoporo de grafeno. À medida que a molécula de DNA passa pelo nanopore, bloqueia o fluxo de íons, resultando em um sinal elétrico característico que reflete o tamanho e a conformação da molécula de DNA.

p Coautor Daniel Branton, Professor de Biologia Higgins, Emérito em Harvard, é um dos pesquisadores que, mais de uma década atrás, iniciou o uso de nanoporos em membranas artificiais para detectar e caracterizar moléculas únicas de DNA.

p Junto com seu colega David Deamer da Universidade da Califórnia, Branton sugeriu que os nanoporos podem ser usados ​​para ler rapidamente o código genético, da mesma forma que alguém lê os dados de uma máquina ticker-tape.

p À medida que uma cadeia de DNA passa pelo nanopore, as nucleobases, quais são as letras do código genético, podem ser identificados. Mas um nanoporo em grafeno é o primeiro nanoporo curto o suficiente para distinguir entre duas nucleobases próximas.

p Vários desafios ainda precisam ser superados antes que um nanoporo possa fazer tal leitura, incluindo o controle da velocidade com que o DNA passa pelo nanoporo.

p Quando alcançado, O sequenciamento de nanopore pode levar a um sequenciamento de DNA muito barato e rápido e tem potencial para promover o atendimento de saúde personalizado.

p "Fomos os primeiros a demonstrar a translocação de DNA através de uma membrana verdadeiramente atomicamente fina. A espessura única do grafeno pode trazer o sonho de um sequenciamento realmente barato para mais perto da realidade. A pesquisa que virá será muito emocionante, "conclui Branton.