(PhysOrg.com) - En una innovación fundamental para mejorar la secuenciación del ADN, Un equipo dirigido por investigadores de Sandia National Laboratories ha logrado una transmisión de ADN notablemente más lenta a través de nanoporos.

Los nanoporos de estado sólido esculpidos a partir de dióxido de silicio son generalmente rectos, diminutos túneles más de mil veces más pequeños que el diámetro de un cabello humano. Se utilizan como sensores para detectar y caracterizar el ADN, ARN y proteínas. Pero estos materiales se disparan a través de tales agujeros tan rápidamente que al secuenciar el ADN que pasa a través de ellos, por ejemplo, es un problema.

En un artículo publicado esta semana en línea (23 de julio) en Materiales de la naturaleza (copia impresa programada para agosto, Vol.9, págs.667-675), un equipo dirigido por investigadores de Sandia National Laboratories informa sobre el uso de técnicas de autoensamblaje para fabricar nanoporos igualmente diminutos pero retorcidos. Combinado con la deposición de la capa atómica para modificar las características químicas de los nanoporos, las innovaciones logran una desaceleración de cinco veces en las velocidades de translocación impulsadas por voltaje que son críticamente necesarias en la secuenciación del ADN. (La translocación implica que el ADN ingrese y pase completamente a través de los poros, que son solo un poco más anchos que el ADN en sí).

"Mediante el control del tamaño de los poros, largo, forma y composición, "dice el investigador principal Jeff Brinker, "capturamos los principales comportamientos funcionales de los poros de las proteínas en nuestro sistema de nanoporos de estado sólido". La importancia de quintuplicar la ralentización en este tipo de trabajo, Brinker dice:es largo.

También es de destacar la capacidad de la técnica para separar ADN monocatenario y bicatenario en un formato de matriz. "Existen tecnologías de secuenciación de ADN prometedoras que requieren esto, "dice Brinker.

La idea de utilizar nanoporos sintéticos de estado sólido como sensores de una sola molécula para la detección y caracterización del ADN y sus materiales hermanos se encuentra actualmente bajo una intensa investigación por parte de investigadores de todo el mundo. El impulso se inspiró en la exquisita selectividad y el flujo demostrado por los canales biológicos naturales. Los investigadores esperan emular estos comportamientos creando materiales sintéticos más robustos que se integran más fácilmente en dispositivos prácticos.

Los procedimientos científicos actuales alinean la formación de poros nominalmente cilíndricos o cónicos en ángulo recto con la superficie de una membrana. Estos son menos capaces de ralentizar significativamente el paso del ADN que los nanoporos retorcidos.

"Tuvimos una idea bastante simple, ", Dice Brinker." Utilizamos los enfoques de autoensamblaje que fuimos pioneros para hacer membranas ultrafinas con matrices ordenadas de poros de aproximadamente 3 nanómetros de diámetro. Luego ajustamos aún más el tamaño de los poros a través de un proceso de deposición de capa atómica que inventamos. Esto nos permite controlar el diámetro de los poros y la química de la superficie a escala subnanométrica. En comparación con otros nanoporos de estado sólido desarrollados hasta la fecha, nuestro sistema combina un control más fino del tamaño de los poros con el desarrollo de una ruta de poros retorcida. En combinación, estos permiten ralentizar la velocidad del ADN ".

El trabajo cuenta con el apoyo de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, el Departamento de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía y la oficina de Investigación y Desarrollo Dirigida por el Laboratorio de Sandia.