(Phys.org) - Os pesquisadores da nanotecnologia de Cornell desenvolveram uma nova ferramenta para estudar mudanças epigenéticas no DNA que podem causar câncer e outras doenças:um dispositivo fluídico em nanoescala que classifica e coleta DNA, uma molécula de cada vez.

Epigenética se refere a mudanças químicas no DNA que não alteram o código genético real, mas pode influenciar a expressão de genes e ser transmitida quando as células se reproduzem. Um dos mais importantes é a metilação do DNA, onde grupos metil - pequenas estruturas de carbono e hidrogênio - são anexados ao DNA. Os biólogos estudam isso precipitando quimicamente as moléculas metiladas, mas esses métodos requerem grandes amostras e freqüentemente danificam ou jogam fora as moléculas que deveriam encontrar. A nanofluídica oferece uma maneira de selecionar moléculas individuais de pequenas amostras e coletá-las para estudos posteriores.

O novo dispositivo, desenvolvido no laboratório de Harold Craighead, o professor de engenharia Charles W. Lake Jr., é descrito na primeira edição online de 21 de maio do Proceedings of the National Academy of Sciences .

O processo começa com uma reação bioquímica que anexa uma etiqueta fluorescente às moléculas de DNA metiladas. Em seguida, a amostra é conduzida através de um canal nanofluídico de cerca de 250 nanômetros - tão pequeno que as moléculas de DNA passam uma de cada vez. Lasers iluminam o fluxo e causam fluorescência. Quando uma molécula fluorescente passa, um detector aciona um campo elétrico pulsado que empurra a molécula para um lado pouco antes de o canal se dividir em um Y. As moléculas metiladas descem por um ramo, tudo o mais desce pelo outro.

"A identidade da cor se torna um código de barras de como as moléculas são tratadas, "explicou Ben Cipriany, Ph.D. '12, pesquisador líder do projeto, traçando uma analogia com os métodos usados ​​pelos correios para classificar os pacotes em uma esteira. "Eventualmente, poderíamos usar várias cores, cada um representando uma característica epigenética diferente, " ele adicionou.

O dispositivo reage tão rapidamente que pode classificar mais de 500 moléculas por minuto, disseram os pesquisadores. A classificação fluorescente não é nova, eles notaram, mas antes isso era feito apenas com materiais maiores, como nanopartículas ou células.

"Fizemos uma versão miniaturizada que classifica moléculas individuais e funciona com uma quantidade muito pequena de material de entrada, "Cipriany disse.

Para testar seu método, os pesquisadores observaram fluorescência em cada braço do Y. Eles também coletaram a pequena amostra de moléculas que foram classificadas como metiladas, amplificou-o usando o método PCR (reação em cadeia polimerizada) familiar aos químicos orgânicos e analisou a amostra resultante. Os falsos positivos foram limitados a cerca de 1-2 por cento, que se compara favoravelmente com outros métodos de classificação, eles disseram.

A saída classificada pode ser direcionada a um outro sistema microfluídico para sequenciamento de genes automatizado, sugeriram os pesquisadores. O método também pode ser adaptado a outras tarefas de separação de moléculas, eles acrescentaram.

A pesquisa foi apoiada pelo National Institutes of Health, Cornell Center for Invertebrate Genetics e National Cancer Institute. A nanofabicação foi realizada no Cornell NanoScale Science and Technology Facility, financiado pela National Science Foundation.

Cipriany, que iniciou esta pesquisa como parte de seu doutorado. estudos em Cornell, está agora no IBM Semiconductor Research and Development Center em Hopewell Junction, NOVA IORQUE.