Oxford Nanopore Technologies heeft vandaag een exclusieve overeenkomst aangekondigd met het Office of Technology Development van Harvard University voor de ontwikkeling van grafeen voor DNA-sequencing. Grafeen is een robuust, enkel atoom dik 'honingraat' rooster van koolstof met hoge elektrische geleidbaarheid. Deze eigenschappen maken het een ideaal materiaal voor hoge resolutie, op nanoporiën gebaseerde sequencing van enkele DNA-moleculen.

Volgens de voorwaarden van de overeenkomst, Oxford Nanopore heeft de exclusieve rechten om methoden te ontwikkelen en te commercialiseren voor het gebruik van grafeen voor de analyse van DNA en RNA, ontwikkeld in de Harvard-laboratoria van professoren Jene Golovchenko, Daniël Branton, en Charles Lieber. De overeenkomst vormt een aanvulling op een bestaande samenwerking tussen Oxford Nanopore en Harvard die de basismethoden voor het detecteren van nanoporiën omvat tot het gebruik van nanoporiën in vaste toestand. Oxford Nanopore zal ook fundamenteel nanopore-onderzoek aan Harvard blijven ondersteunen.

"Grafeen komt naar voren als een wondermateriaal voor de 21e eeuw en recent onderzoek heeft aangetoond dat het een transformatief potentieel heeft in DNA-sequencing." zei dr. Gordon Sanghera, CEO van Oxford Nanopore Technologies. "Het baanbrekende onderzoek aan Harvard legt de basis voor de ontwikkeling van een nieuw solid-state DNA-sequencing-apparaat. We zijn trots om samen te werken met het onderzoeksteam dat pionierde met vroege ontdekkingen van nanoporiën en blijft grenzen verleggen met nieuwe materialen en technieken.

"Oxford Nanopore is waarschijnlijk het best bekend voor eiwitnanoporiën, " vervolgde Dr Sanghera. "Echter, de overeenkomst van vandaag benadrukt dat we onze investering in solid-state nanoporiën verhogen door grafeen toe te voegen aan onze bestaande portfolio van solid-state nanopore-projecten en samenwerkingen."

In een mijlpaal 2010 Natuur publicatie (S. Garaj et al, Natuur deel 467, doi:10.1038/nature09379) het Harvard-team en medewerkers gebruikten grafeen om twee kamers met ionische oplossingen te scheiden, en creëerde een gat - een nanoporie - in het grafeen. De groep toonde aan dat de grafeen nanopore kan worden gebruikt als een trans-elektrode, het meten van een stroom die door de nanoporie tussen twee kamers stroomt. De trans-elektrode werd gebruikt om variaties in de stroom te meten terwijl een enkel DNA-molecuul door de nanoporie werd gevoerd. Dit resulteerde in een karakteristiek elektrisch signaal dat de grootte en conformatie van het DNA-molecuul weerspiegelde.

Met een dikte van één atoom, grafeen wordt beschouwd als het dunste membraan dat in staat is om twee vloeistofcompartimenten van elkaar te scheiden. Dit is een belangrijk kenmerk voor DNA-sequencing; een trans-elektrode van deze dikte zou geschikt zijn voor de nauwkeurige analyse van individuele basen op een DNA-polymeer terwijl het door het grafeen gaat.

Nanopore-technieken zijn bedoeld om de kosten aanzienlijk te verbeteren, kracht en complexiteit van DNA-sequencing. Terwijl technologieën van de eerste generatie in ontwikkeling bij Oxford Nanopore nanoporiën gebruiken die gemaakt zijn door poreuze eiwitten, volgende generaties zullen synthetische 'solid-state' materialen gebruiken, zoals siliciumnitride. Echter, op dit moment blijven er uitdagingen bestaan ​​bij de industriële fabricage van synthetische nanoporiën met de vereiste afmetingen en elektronische eigenschappen. Grafeen biedt een mogelijke oplossing vanwege zijn sterkte, dimensies, elektrische eigenschappen en toekomstig potentieel voor goedkope fabricage.