Uma equipe de pesquisadores da Delft University of Technology, da Holanda, propôs um novo tipo de dispositivo baseado em "nanoporos" que podem impactar, de forma significativa, o modo como é feito o screening das moléculas de DNA como, por exemplo, a tarefa de ler a sequência de bases. Foi desenvolvida uma nova técnica para fabricar pequenos buracos (nanoporos) em uma camada de grafeno (camada de carbono com espessura de apenas um átomo), tendo sido também conseguida a proeza de detectar o movimento das moléculas individuais de DNA que passavam através de um nanoburaco.

Há uma verdadeira corrida mundial para o desenvolvimento de estratégias rápidas e de baixo custo, que sejam capazes de realizar o sequenciamento de DNA, ou seja, ler o conteúdo do nosso genoma. Particularmente promissores, para a próxima geração de dispositivos de sequenciamento, são os dispositivos capazes de realizar a leitura de moléculas individuais. Imagine uma única molécula de DNA de uma de suas células (3 bilhões de bases e 1 metro de comprimento, se você esticá-la de uma ponta a outra) sendo lida - base por base - em tempo real, enquanto desliza entre dois de seus dedos. É exatamente isso que conceberam o PosDoc Gregory Schneider, do grupo do Prof. Cees Dekker, em colaboração com colegas do Instituto Kavli de Nanociência. Eles já realizaram o primeiro passo nessa direção: fizeram com que uma única molécula de DNA deslizasse através de um minúsculo buraco feito na mais fina membrana que a natureza pode oferecer, uma camada de grafeno, cuja espessura é de apenas um átomo.

O grafeno é um material singular e muito especial, e ainda com grande disponibilidade: todo mundo tem grafeno em casa. O grafite presente nos lápis de escrever, no carvão ou na fuligem de vela é feito de camadas de grafeno. Nessa pesquisa foi explorada a propriedade especial do grafeno de ser naturalmente uma membrana cuja espessura é de apenas um átomo. Por que é tão importante uma membrana ultrafina? Vamos voltar à idéia de se ter um fio deslizando entre os dedos. A distância entre duas bases de DNA é muito pequena, cerca de metade de um nanômetro, medida 100 mil vezes menor que o diâmetro de um fio de cabelo humano! Para que se leia cada base ao longo do DNA, é necessário um leitor menor do que a metade de um nanômetro. Se os dedos puderem ser reduzidos para a escala de tamanho do DNA, você poderá realizar essa tarefa. É exatamente nesse ponto que estas membranas ultrafinas (grafeno) são cruciais.

Concepção artística de uma molécula de DNA atravessando um pequeno buraco (nanoporo), situado numa camada atômica de grafeno depositada sobre um chip de Si/SiN.

Creditos: Cees Dekker lab TU Delft / Tremani.

O que Schneider e colaboradores fizeram foi fabricar um furo em escala nanométrica - um nanoporo - na membrana de grafeno, que representa o leito ideal. Demonstraram, assim, que moléculas de DNA dispersas em água podem ser "puxadas" por esse nanoporo do grafeno e, o mais importante: que cada molécula de DNA pode ser detectada à medida que passa através dos nanoporos. A técnica de detecção é muito simples: após aplicar uma tensão elétrica através do nanoporo, os íons na solução começam a fluir através do furo e uma corrente é detectada. Esta 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.

O DNA se move, base por base, através do nanoporo. Como o nanoporo no grafeno tem espessura de um átomo, em princípio, esse tem o potencial para realizar a leitura da sequência do DNA, base por base. Vários grupos em todo o mundo têm tentado fabricar, de maneira controlada, os nanoporos no grafeno. Schneider e colaboradores são os primeiros a apresentar uma gama de oportunidades que este sistema pode oferecer.

A translocação do DNA através de nanoporos foi anteriormente desenvolvida por outros grupos, utilizando membranas SiN (nitreto de silício). O grafeno com nanoporos oferece novas oportunidades. Estas vão muito além do sequenciamento. Sendo o grafeno um excelente condutor, ao contrário do SiN, o próximo passo é explorar as propriedades condutoras intrínsecas do grafeno. Os nanoporos oferecem um leque de oportunidades para a construção de sensores para a ciência e aplicações tecnológicas.

Science Daily (Tradução - AGS).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia: "DNA Translocation through Graphene Nanopores", de autoria de G. F. Schneider, S. W. Kowalczyk, V. E. Calado, G. Pandraud, H. W. Zandbergen, L. M. K. Vandersypen e C. Dekker foi publicado na revista Nano Letters, 2010. DOI: 10.1021/nl102069z.

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