(Phys.org) —Um sistema de detecção desenvolvido em Cambridge está sendo comercializado no Reino Unido para uso rápido, sequenciamento de DNA de baixo custo, o que tornaria a previsão e o diagnóstico de doenças mais eficientes, e tratamento individualizado mais acessível.

Dr. Ulrich Keyser, do Laboratório Cavendish da Universidade, junto com o estudante de PhD Nick Bell e outros colegas, desenvolveu um sistema que combina um nanoporo de estado sólido com uma técnica conhecida como origami de DNA, para uso em sequenciamento de DNA, detecção de proteínas e outras aplicações. A tecnologia foi licenciada para desenvolvimento e comercialização para a empresa britânica Oxford Nanopore, que está desenvolvendo portátil, dispositivos de sequenciamento de análise de DNA de baixo custo.

A tecnologia Nanopore tem o potencial de revolucionar o sequenciamento de DNA e a análise de uma série de outras moléculas biológicas, proporcionando melhorias dramáticas no poder, custo e velocidade sobre os métodos atuais.

Um nanoporo é um orifício extremamente pequeno - entre um e 100 nanômetros de diâmetro - normalmente contido em uma membrana entre duas câmaras contendo uma solução de sal e a molécula de interesse. Quando as moléculas passam pelos nanoporos, eles interrompem uma corrente iônica através do nanopore e essa diferença nos sinais elétricos permite aos pesquisadores determinar certas propriedades dessas moléculas.

Na última década, pesquisadores têm investigado vários métodos de construção de nanoporos a fim de melhorar a precisão e a confiabilidade. Uma parte importante disso é a capacidade de controlar com precisão a forma e a química da superfície dos nanoporos, o que maximizaria a sensibilidade e facilitaria a identificação de uma gama mais ampla de moléculas.

Atualmente, Existem dois tipos principais de nanoporos em uso:nanoporos de estado sólido construídos pela fabricação de minúsculos orifícios em silício ou grafeno com equipamento de feixe de elétrons; e nanoporos biológicos feitos pela inserção de proteínas formadoras de poros em uma membrana biológica, como uma bicamada lipídica.

Nanoporos biológicos são baratos e fáceis de fabricar em grandes quantidades de poros idênticos. É possível por meio da engenharia genética definir sua estrutura em nível atômico, variando os poros para a análise de diferentes moléculas-alvo. Contudo, eles são adequados apenas para uma gama limitada de aplicações, e pode ser substituído ao longo do tempo por nanoporos de estado sólido. Atualmente, nanoporos de estado sólido são difíceis de fabricar e não são tão sensíveis quanto os nanoporos biológicos, pois é difícil posicionar grupos químicos específicos na superfície.

Em colaboração com pesquisadores da Ludwig Maximilian University em Munique, O Dr. Keyser e sua equipe desenvolveram um nanoporo híbrido que combina um material de estado sólido, como silício ou grafeno, e origami de DNA - pequeno, formas bem controladas feitas de DNA.

"As estruturas de origami de DNA podem ter qualquer formato, permitindo um controle altamente preciso do tamanho e da forma do poro, de modo que apenas moléculas de uma determinada forma podem passar, "diz o Dr. Keyser." Este nível de controle permite uma análise muito mais detalhada da molécula, que é particularmente importante para aplicações como fenotipagem ou sequenciamento de genes. "

Uma vez que sequências complementares de DNA podem se ligar umas às outras, as estruturas de origami podem ser personalizadas para que grupos funcionais, compostos fluorescentes e outros adaptadores moleculares podem ser adicionados às fitas de DNA com precisão sub-nanométrica, melhorando a sensibilidade e confiabilidade. Adicionalmente, centenas de bilhões de estruturas de origami automontáveis ​​podem ser produzidas ao mesmo tempo, com rendimentos de até 90 por cento.

Pesquisa recente da equipe, publicado no jornal Lab on a Chip , mostrou que até 16 medições podem ser feitas simultaneamente, permitindo uma taxa de transferência de dados muito maior e a triagem de diferentes estruturas de origami de DNA.