Onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory en Yale University hebben een nieuw concept ontwikkeld voor gebruik in een high-speed genomic sequencing-apparaat dat het potentieel heeft om de kosten aanzienlijk te verlagen.

"De lage kosten - als het kan worden bereikt - zouden het mogelijk maken om genomische sequencing in de dagelijkse klinische praktijk te gebruiken voor medische behandelingen en preventie, " zei Predrag Krstic, projectdirecteur en voormalig ORNL-fysicus nu aan de University of Tennessee-ORNL Joint Institute for Computational Sciences.

Het onderzoek maakt deel uit van een bijna tien jaar durende actie van het National Human Genome Research Institute van de National Institutes of Health om de wetenschap te ondersteunen die nodig is om de kosten van het sequencen van een menselijk genoom terug te brengen tot $ 1, 000.

Onderzoekers van ORNL en Yale University hebben nanoporiën gemaakt, of extreem smalle waterkanalen, met een radiofrequent elektrisch veld dat in staat is om segmenten van DNA en andere biomoleculen te vangen.

In een paper gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Klein , getiteld, "Afstembare waterige virtuele micropore, " Onderzoekers van ORNL en Yale University gebruikten theorie en berekening, bevestigd door experimenten, om te bewijzen dat een geladen micro- of nanodeeltje, zoals een DNA-segment, kan worden opgesloten in een 'waterige virtuele porie'. Het water biedt een stabiele omgeving voor DNA-integriteit, terwijl de virtuele "muren" het DNA door de nanoporie laten bewegen zonder interactie met fysieke muren.

Als bijkomend voordeel, wetenschappers kunnen de grootte en stabiliteit van een virtuele nanoporie controleren door externe elektrische velden, iets wat ze niet kunnen met een fysieke nanoporie.

"Als een enkel DNA-polymeer wordt verplaatst door een synthetische nanoporie, we gebruiken de fysieke detectie van afzonderlijke moleculen om elektrische signalen te lezen die DNA-basen identificeren, ' zei Krstic.

Om DNA te helpen controleren en lokaliseren, Wetenschappers van ORNL en Yale creëerden de waterige nanoporie ingebed in water op basis van een lineaire Paul-val - een apparaat dat deeltjes in een oscillerend elektrisch veld vangt - en bewees experimenteel zijn vangfunctie.

Er waren enige twijfels dat een geladen micro- of nanodeeltje zou kunnen worden opgesloten door het vierpolige oscillerende elektrische veld van de Paul-val wanneer deze werd gevuld met een waterig oplosmiddel. maar ORNL-berekening en Yale-experimenten bewijzen dat water daadwerkelijk helpt bij het stabiliseren van vangmechanismen, het maken van sequencing methoden meer haalbaar.