Nanotechnologia

Spersonalizowana, bazująca na indywidualnym kodzie genetycznym, medycyna oferuje możliwość diagnozy i zaprojektowania dedykowanej pacjentowi terapii. Jedyną techniczną przeszkodą w upowszechnieniu takiego postępowania jest czasochłonny i kosztowny proces sekwencjonowania DNA. Naukowcy z University of Illinois odkryli niedawno, że nanopory występujące w strukturze dwusiarczku molibdenu zdolne są przeprowadzać ten proces szybko i wydajnie. Co więcej są w tym bardziej dokładne.

Choć nanopory są bardzo małymi otworami drążonymi w materiale, cząsteczka DNA zdolna jest przedostać się przez nie. Napędzana jest przez prąd elektryczny, a jego zmiany umożliwiają określenie, który z nukleotydów właśnie przebył drogę przez materiał.  Ustalenie sekwencji na podstawie tych informacji jest już  proste.

Wiele materiałów było testowanych pod kątem sekwencjonowania DNA już wcześniej. Jednak ich podstawową wadą była grubość utrudniająca identyfikację sekwencji. Również popularny i znajdujący różnorodne zastosowania grafen stwarzał problemy na tym polu. W jego przypadku DNA przyklejało się do powierzchni materiału. Interakcje zachodzące między tymi dwoma komponentami powodowały powstawanie szumów uniemożliwiających poprawne odczytywanie sygnałów.

Dwusiarczek molibdenu – podobnie jak grafen – to jednowarstwowy materiał, na tyle cienki, aby niemożliwe było przekraczanie jego nanoporów przez więcej niż jedną cząsteczkę na raz. Ponadto DNA nie wykazuje tendencji do przyklejania się do jego powierzchni co – po odkryciu, że działa na tej samej jak grafen zasadzie – czyni go idealnym materiałem do przeprowadzania sekwencjonowania.

Kluczem do sukcesu przy przeprowadzaniu symulacji  i analiz działania materiału był superkomputer Blue Waters zlokalizowany w Narodowym Centrum Aplikacji Superkomputerowych na University of Illinois.

„To były bardzo szczegółowe kalkulacje. Pozwoliły one zrozumieć mechanizm przebiegu procesu oraz dowiedzieć się co powoduje, że MoS2 jest zdolny przeprowadzać go lepiej niż inne materiały” – powiedział Narayana Aluru, profesor inzynierii mechanicznej na University of Illinois.

Obecnie badacze pracują nad sprzęganiem dwusiarczku molibdenu z innymi materiałami w celu uzyskania jeszcze wydajniejszego urządzenia do sekwencjonowania DNA.

Źródło informacji i ilustarcji: http://www.nanowerk.com