p Uma equipe de cientistas do Instituto Biodesign da Universidade do Estado do Arizona e do T.J. da IBM O Watson Research Center desenvolveu um protótipo de leitor de DNA que pode tornar o perfil do genoma completo uma prática diária na medicina. p “Nosso objetivo é colocar barato, dispositivos simples e poderosos de diagnóstico de DNA e proteína em cada consultório médico, "disse Stuart Lindsay, professor de física da ASU e diretor do Biodesign's Center for Single Molecule Biophysics. Essa tecnologia pode ajudar a inaugurar a era da medicina personalizada, onde as informações do DNA completo de um indivíduo e perfis de proteína podem ser usados ​​para projetar tratamentos específicos para sua composição individual.

p Essa tecnologia revolucionária é necessária para tornar o sequenciamento do genoma uma realidade. O obstáculo atual é fazer isso por menos de US $ 1, 000, uma quantia para a qual as seguradoras são mais propensas a reembolsar.

p Em sua descoberta mais recente de pesquisa, a equipe formou um minúsculo, Dispositivo de leitura de DNA milhares de vezes menor que a largura de um único fio de cabelo humano.

p O dispositivo é sensível o suficiente para distinguir as bases químicas individuais do DNA (conhecidas por suas letras abreviadas de A, C, T ou G) quando eles são bombeados para além da cabeça de leitura.

p A prova de conceito foi demonstrada, usando soluções de bases de DNA individuais, que deu sinais claros e sensíveis o suficiente para detectar pequenas quantidades de DNA (concentrações nanomolares), ainda melhor do que o estado da arte de hoje, a chamada tecnologia de sequenciamento de DNA de última geração.

p Fazer o dispositivo de estado sólido é como fazer um sanduíche, apenas com ferramentas de semicondutor de ultra alta tecnologia usadas para fatiar e empilhar as camadas de tamanho atômico de carnes e queijos como o bloco do açougue. O segredo é fazer fatias e empilhar as camadas de forma, para transformar a informação química do DNA em uma mudança no sinal elétrico.

p Primeiro, eles fizeram um "sanduíche" composto de dois eletrodos de metal separados por uma camada isolante de dois nanômetros de espessura (um único nanômetro tem 10, 000 vezes menor que um cabelo humano), feito usando uma tecnologia de semicondutor chamada deposição de camada atômica.

p Em seguida, um buraco é aberto no sanduíche:as bases de DNA dentro do buraco são lidas à medida que passam pela lacuna entre as camadas de metal.

p "A tecnologia que desenvolvemos pode ser apenas o primeiro grande passo na construção de um dispositivo de sequenciamento de uma única molécula baseado na tecnologia de chip de computador comum, "disse Lindsay.

p "Tentativas anteriores de fazer junções de túnel para leitura de DNA tinham um eletrodo voltado para o outro através de uma pequena lacuna entre os eletrodos, e as lacunas tiveram que ser ajustadas manualmente. Isso tornou impossível usar métodos de fabricação de chips de computador para fazer dispositivos, "disse Lindsay.

p "Nossa abordagem de definir a lacuna usando uma camada fina de material dielétrico (isolante) entre os eletrodos e expor essa lacuna ao fazer um orifício nas camadas é muito mais fácil, "disse ele." Além do mais, a tecnologia de reconhecimento de túnel que desenvolvemos nos permite fazer uma lacuna relativamente grande (de dois nanômetros) em comparação com as lacunas muito menores exigidas anteriormente para a leitura da corrente do túnel (que tinham menos de um único nanômetro de largura). A capacidade de usar lacunas maiores para tunelamento torna a fabricação do dispositivo muito mais fácil e dá às moléculas de DNA espaço para passar os eletrodos. "

p Especificamente, quando uma corrente passa pelo nanopore, conforme o DNA passa, isso causa um pico na corrente única para cada base química (A, C, T ou G) dentro da molécula de DNA. Mais algumas modificações são feitas para polir e finalizar a fabricação do dispositivo.

p A equipe encontrou uma variação considerável de dispositivo para dispositivo, portanto, a calibração será necessária para tornar a tecnologia mais robusta. E o grande passo final - de reduzir o diâmetro do orifício através do dispositivo ao de uma única molécula de DNA - ainda não foi dado.

p Mas acima de tudo, a equipe de pesquisa desenvolveu um processo de fabricação escalável para fazer um dispositivo que pode funcionar de forma confiável por horas a fio, identificar cada uma das bases químicas do DNA enquanto flui através da lacuna de dois nanômetros.

p A equipe de pesquisa também está trabalhando na modificação da técnica para ler outras moléculas individuais, que poderia ser usado em uma tecnologia importante para o desenvolvimento de medicamentos.

p Os últimos desenvolvimentos também podem trazer grandes negócios para a ASU. Lindsay, apelidado de "empreendedor em série" pela mídia, tem um novo empreendimento spinout, chamado Recognition Analytix, que espera seguir o sucesso da Molecular Imaging Corp, uma empresa de instrumentos semelhante que ele cofundou em 1993, e vendido para a Agilent Technologies em 2005.

p A pesquisa foi financiada pelo National Institutes of Health's National Human Genome Research Institute, Roche, e publicado na revista ACS Nano .