Nanotecnologia

Sequenciamento eletrônico do DNA vira realidade

Sequenciamento eletrônico do DNA vira realidade graças ao grafeno
Visualização artística de uma molécula de DNA passando por um pequeno furo - um nanoporo - feito em uma camada de grafeno depositada sobre um chip de silício.[Imagem: Robert Johnson]

Nanoporos

Uma equipe de pesquisadores holandeses e norte-americanos desenvolveu uma nova técnica que poderá tornar o sequenciamento genético uma prática corriqueira e extremamente rápida.

Eles montaram uma folha de grafeno - uma "tela de galinheiro" formada por uma única camada de átomos de carbono - sobre um chip de silício. A seguir, fizeram minúsculos furos no grafeno, que eles batizaram de nanoporos.

Ao fazer com que uma molécula individual de DNA deslizasse pelo nanoporo, o chip foi capaz de acompanhar com precisão o movimento da molécula.

Apesar das enormes controvérsias éticas que o assunto levanta, há uma corrida mundial pelo desenvolvimento de técnicas rápidas e de baixo custo para o sequenciamento de DNA - entenda-se, aparelhos capazes de ler o conteúdo do nosso genoma.

DNA esticado

Mesmo sendo microscópica, se fosse totalmente desenrolada, uma única molécula de DNA de uma célula humana, com seus 3 bilhões de pares de bases, atingiria 1 metro de comprimento.

Agora imagine essa molécula deslizando entre seus dedos. Foi mais ou menos isto o que fez Gregory Schneider, na Universidade de Delft, na Holanda - só que, em vez de usar os dedos, ele e seus colegas usaram o nanoporo feito na folha de grafeno.

A distância entre cada par de base do DNA é muito pequena, ao redor de meio nanômetro - 1 nanômetro equivale a 1 bilionésimo de metro. Assim, para ler cada par de base ao longo do DNA é necessário um gravador que seja menor do que meio nanômetro.

Ou seja, o grafeno não foi usado por acaso: por ter apenas um átomo de espessura, essa folha bidimensional é muito fina, algo essencial para ler as informações contidas na molécula de DNA.

Os cientistas demonstraram que moléculas de DNA em solução em água podem ser puxadas pelo nanoporo de grafeno e, sobretudo, que cada molécula de DNA pode ser detectada à medida que passa através dos poros.

Leitura da molécula de DNA

Sequenciamento eletrônico do DNA vira realidade graças ao grafeno
Como as quatro bases do DNA bloqueiam a corrente elétrica de forma diferente, é possível identificá-las de forma rápida e com custo muito baixo. [Imagem: Schneider el al./ACS]

A técnica de detecção é muito simples: o grafeno funciona como uma membrana separando duas câmaras contendo um eletrólito. Quando uma tensão elétrica é aplicada, íons na solução começam a fluir através do nanoporo, gerando um corrente elétrica detectável.

Essa corrente fica menor quando uma molécula de DNA entra no nanoporo e bloqueia parcialmente o fluxo de íons. Cada molécula de DNA que desliza através do nanoporo é, portanto, detectada por uma queda na corrente elétrica.

Como as quatro bases do DNA bloqueiam a corrente elétrica de forma diferente, a espessura atômica do grafeno - subnanométrica - fornece um meio de distinguir entre as bases, realizando um sequenciamento do DNA de forma rápido e com custo muito baixo.

Uma série de grupos em todo o mundo tem tentado desenvolver nanoporo no grafeno, sem que a delicada folha se carbono se rasgue. Este foi o primeiro relato de sucesso nesse campo, usando uma tecnologia de feixe de elétrons.

Bibliografia:

DNA Translocation through Graphene Nanopores
Gregory F. Schneider, Stefan W. Kowalczyk, Victor E. Calado, Gregory Pandraud, Henny W. Zandbergen, Lieven M. K. Vandersypen, Cees Dekker
Nano Letters
Vol.: Articles ASAP
DOI: 10.1021/nl102069z
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl102069z Attached files




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