p Uma equipe interdisciplinar da Universidade de Columbia que inclui engenheiros elétricos da Escola de Engenharia de Columbia, juntamente com pesquisadores dos departamentos de Física e Química da Universidade, descobriu uma maneira de estudar as interações de uma única molécula em escalas de tempo muito curtas usando transistores em nanoescala. Em artigo a ser publicado online em 23 de janeiro em Nature Nanotechnology , eles mostram como, pela primeira vez, os transistores podem ser usados ​​para detectar a ligação das duas metades da dupla hélice do DNA com o DNA amarrado ao sensor do transistor. Os transistores detectam e amplificam diretamente a carga dessas biomoléculas individuais. p Antes deste trabalho, os cientistas têm usado amplamente as técnicas de fluorescência para observar as interações no nível de moléculas individuais. Esses estudos produziram uma compreensão fundamental da dobra, conjunto, dinâmica, e função de proteínas e outras máquinas celulares. Mas essas técnicas requerem que as moléculas alvo em estudo sejam marcadas com moléculas repórter fluorescentes, e as larguras de banda para detecção são limitadas pelo tempo necessário para coletar o número muito pequeno de fótons emitidos por esses repórteres.

p Os pesquisadores de Columbia, incluindo o Professor de Engenharia Elétrica Ken Shepard, Professor de Química Colin Nuckolls, e os alunos de graduação Sebastian Sorgenfrei e Chien-Yang Chiu, percebi que os transistores, como aqueles usados ​​em circuitos integrados modernos, alcançaram as mesmas dimensões em nanoescala que moléculas individuais. "Então, isso levantou uma questão interessante, "disse Sorgenfrei, o autor principal do estudo, "se esses transistores muito pequenos poderiam ser usados ​​para estudar moléculas individuais."

p Eles descobriram que a resposta é "sim". Os transistores empregados neste estudo são formados a partir de nanotubos de carbono, que são tubos cilíndricos feitos inteiramente de átomos de carbono. Embora estes ainda sejam dispositivos emergentes para aplicações eletrônicas, eles são extremamente sensíveis porque a biomolécula pode ser diretamente amarrada à parede do nanotubo de carbono, criando sensibilidade suficiente para detectar uma única molécula de DNA.

p A equipe de Columbia espera que esta nova técnica seja uma ferramenta poderosa para observar as interações de uma única molécula e está olhando para aplicações de instrumentação que atualmente dependem quase exclusivamente de fluorescência, como ensaios de proteínas e sequenciamento de DNA. Eles também planejam estudar interações em escalas de tempo várias ordens de magnitude maiores do que as técnicas atuais baseadas em fluorescência.

p "A área de pesquisa de molécula única é importante e desafia nossos sistemas de detecção, "comentou Ken Shepard, Professor de Engenharia Elétrica na Columbia Engineering. “Há um enorme potencial para a nanoeletrônica moderna desempenhar um papel importante neste campo. Nosso trabalho, que tem sido uma excelente colaboração entre grupos de Engenharia Elétrica, Química, e física, é um ótimo exemplo de como a nanoeletrônica e a biotecnologia podem ser combinadas para produzir novos, resultados emocionantes. "

p Shepard espera que esta pesquisa, que foi financiado principalmente pela National Science Foundation e pelo National Institutes of Health, levará a novas aplicações interessantes para circuitos eletrônicos em nanoescala.