El último avance en sensores de nanoporos de estado sólido, dispositivos que se fabrican con herramientas estándar de la industria de los semiconductores pero que pueden ofrecer sensibilidad de una sola molécula para el cribado de proteínas sin etiquetas, amplía su bolsa de trucos a través de la bionanotecnología. Los investigadores de la Technische Universitaet Muenchen han mejorado las capacidades de los nanoporos de estado sólido al colocarles placas de cubierta hechas de ADN. Estas placas de cubierta a nanoescala, con aberturas centrales adaptadas a diversas funciones de "portero", están formados por el llamado origami de ADN, el arte de programar hebras de ADN para que se plieguen en estructuras diseñadas a medida con propiedades químicas específicas.

Los resultados se publican en Edición internacional Angewandte Chemie .

En los ultimos años, El grupo de investigación del Prof. Hendrik Dietz en TUM ha estado refinando el control sobre las técnicas de origami de ADN y demostrando cómo las estructuras hechas de esta manera pueden permitir investigaciones científicas en diversos campos. Mientras tanto, El grupo de investigación del Dr. Ulrich Rant ha estado haciendo lo mismo con los sensores de nanoporos de estado sólido, donde el principio de funcionamiento básico es impulsar las biomoléculas de interés, uno a la vez, a través de un agujero a escala nanométrica en una delgada losa de material semiconductor. Cuando las biomoléculas pasan o permanecen en un sensor de este tipo, los cambios mínimos en la corriente eléctrica que fluye a través del nanoporo se traducen en información sobre su identidad y propiedades físicas. Ahora Dietz y Rant, que son ambos miembros del Instituto TUM de Estudios Avanzados, han comenzado a explorar lo que estas dos tecnologías pueden lograr juntas.

El nuevo concepto de dispositivo, puramente hipotético antes de esta serie de experimentos, comienza con la colocación de una "nanoplaca" de origami de ADN sobre el extremo estrecho de un nanoporo de estado sólido cónico cónico. "Ajustar" el tamaño de la abertura central en la nanoplaca de ADN debería permitir el filtrado de moléculas por tamaño. Un refinamiento más, colocando receptores de ADN monocatenario en la apertura como "cebo, "debe permitir la detección de secuencias específicas de moléculas" presa ". Las aplicaciones concebibles incluyen pantallas de interacción biomolecular y detección de secuencias de ADN. En principio, tal dispositivo podría incluso servir como base para un nuevo sistema de secuenciación de ADN.

Paso a paso, los investigadores investigaron cada una de estas ideas. Pudieron confirmar el autoensamblaje de nanoplacas de origami de ADN diseñadas a medida, y luego su colocación, después de ser guiada eléctricamente a su posición, sobre nanoporos de estado sólido. Pudieron demostrar tanto el filtrado de biomoléculas basado en el tamaño como la detección de cebo / presa de moléculas objetivo específicas. "Estamos especialmente entusiasmados con el potencial selectivo del enfoque de cebo / presa para la detección de una sola molécula, "Dietz dice, "porque muchos componentes químicos diferentes más allá del ADN podrían unirse al sitio apropiado en una nanoplaca de ADN".

Las aplicaciones de detección de alta resolución, como la secuenciación de ADN, se enfrentarán a algunos obstáculos adicionales, sin embargo, como explica Rant:"Por diseño, los nanoporos y sus guardianes de origami de ADN permiten el paso de pequeños iones. Para algunas aplicaciones concebibles, que se convierte en una corriente de fuga no deseada que debería reducirse, junto con la magnitud de las fluctuaciones actuales ".