Ich weiß, dass ihr alle treue Leser seid und jedes meiner Worte begierig aufsaugt, daher erkläre ich euch nichts neues, wenn ich sage dass ich mich ja eigentlich mit der Electrical Resistivity Tomography (ERT) befasse. Mit dieser Methode kann man von der Oberfläche in den Boden schauen, indem man für viele Konfigurationen Strom einspeist und an anderer Stelle das elektrische Potential misst. Der elektrische Widerstand den man so findet hängt z.B. vom Material ab, sodass man die Struktur des Bodens herausfinden kann ohne ihn aufzugraben.
Und so lehne ich mich jetzt ein wenig aus dem Fenster wenn ich eine neue Idee zur DNA-Sequenzierung als Nano-DNA bezeichne, aber nicht allzu weit. Man möchte nämlich auch entlang eines DNA-Strang den Widerstand messen und so die Sequenz ermitteln.
Vorgestellt wird die neue Idee und der experimentelle Nachweis der prinzipiellen Funktionsweise von Gregory F. Schneider und seinen Mitstreitern vom Kavli Institute of Nanoscience in Delft auf dem arXiv.
Schneiders Arbeit basiert auf Basen – auf den vier Molekülen die die Buchstaben der DNA bilden. Jedes dieser Moleküle hat etwas andere elektrische Eigenschaften – also ist die Idee, die Kette durch eine Art Scanner zu ziehen und die elektrischen Eigenschaften Molekül für Molekül zu bestimmen. Die Abfolge des elektrischen Widerstands müsste sich dann idealerweise sofort in die DNA-Sequenz übersetzen lassen.
Der Abstand zwischen zwei Basen ist aber mit 0,5 nm sehr gering, sodass solch ein Nanoporen-Tomograph aus normalen Materialien immer mehrere 10 bis 100 Moleküle gleichzeitig sieht. Doch Schneider setzt auf ein Trend-Material: Graphen. Die einatomigen Kohlenstoffschichten sind ein Wunderland physikalischer Effekte – aber bieten hier die Möglichkeit, recht einfach einatomige Schichten herzustellen.
Die Forscher setzen eine von ihnen entwickelte Methode ein, um das Graphen auf Flocken von SiN als stützende Membran zu übertragen. Dann bohren sie mit einem Elektronenstrahl nanokleine Löcher in das Graphen-Gitter, in dem sie einzelne Kohlenstoffatome herausschießen. Den DNA-Strang zieht man dann mit Hilfe von Elektrophorese durch dieses Loch.
Man sieht klar, dass wenn die DNA hinzugefügt wird, Spitzen auftreten wenn ein Stück DNA durch die Pore zieht. Und die Pore ist so klein, dass nur eine Base gleichzeitig hindurchkann. Prinzipiell sollte man also in der Lage sein, und da brütet Schneider sicherlich bereits drüber, herauszufinden welche Base man dort gerade sieht. Immerhin bietet sich das Potential einer enorm schnellen und günstigen Sequenzierungsmethode!
(via physics arXiv blog)
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