امروزه تواليسنجي DNA يک فرايند زمانبر و گران بهشمار ميرود. قسمت عمده زمان و هزينهاي که براي اين کار نياز است، به شيمي مورد نياز براي تکثير DNA مربوط است.
تواليسنجي DNA با استفاده از يک نانوحفره ايده بسيار جالبي است که شايد روزي ما را قادر سازد يک مولکول منفرد DNA را تواليسنجي کنيم؛ بدين ترتيب نياز به تکثير DNA از بين رفته و هزينه تواليسنجي يک ژنوم تا زير 1000 دلار کاهش مييابد.
يک نانوحفره سوراخ ايجاد شده در يک غشاي نانومتري ساخته شده از موادي همچون سيليکون يا نيتريد سيليکون است که قطر آن مشابه قطر DNA است. زماني که اين حفره در يک الکتروليت شناور شده و پتانسيلي به غشا اعمال ميشود، جرياني از آن عبور ميکند. علاوهبر يونهاي الکتروليت، مولکولهاي DNA باردار نيز تلاش ميکنند تا از حفره عبور کنند، اما از آنجايي که اين حفره بسيار کوچک است، در آنِ واحد تنها يک مولکول ميتواند از آن عبور کند.
تشخيص زوجبازها
نکته کليدي توالي سنجي DNA شناسايي الکتريکي زوجبازهاي آن است. اين کار با اندازهگيري اختلاف پتانسيل غشا و يا جريان عبوري از حفره در حين عبور اين زوجبازها صورت ميگيرد. يکي از مشکلات اصلي اين کار نسبت سيگنال به نويز مورد نياز براي تشخيص ميان زوجبازهاي مختلف است. پهناي باند اندازهگيري و نويز الکتريکي مربوطه تشخيص سيگنال را محدود ميکند.
براي تواليسنجي سريع و مطمئن، نياز به اندازهگيري الکتريکي با نويز پايين و فرکانس بالا داريم، زيرا سيگنال مورد استفاده براي تشخيص بازها بهطور معمول در سطح ميکروولت يا پيکوآمپر بوده و همچنين زمان عبور هر زوجباز از حفره حدود 10 نانوثانيه است.
کاهش نويز
اخيراً محققان دانشگاه ايلينويز نانوحفراتي توليد کردهاند که در آنها نويز فرکانس بالا کاهش يافته است. آنها اين کار را با سه روش انجام دادهاند: افزايش ضخامت غشا، کوچک کردن مساحت غشا براي کاهش ظرفيت خازني پارازيتي، استفاده از يک مدار الکتريکي خارجي براي کاهش ظرفيت خازني غشا. در هر سه مورد، کاهش ظرفيت خازني غشا کليد اصلي افزايش کارايي الکتريکي تواليسنجي DNA است. کوچک کردن مساحت غشا راحتترين راهبرد است. در اين کار از همان ابزار ليتوگرافي نوري که براي ساختن مدارات مجتمع معمولي بهکار ميرود، استفاده ميشود.
بهبود ابزار
آنها همچنين از مدلسازي استفاده کرده و نشان دادهاند که با استفاده از لايههاي ديالکتريک ضخيمتر در بالاي غشا، پهناي باند و وضعيت نويز بهبود مييابند. با توجه به اينکه نويز فرکانس بالا و زمان پاسخدهي کم به شدت به ظرفيت خازني سامانه غشا-حفره وابسته است، اين يافته از اهميت بالايي برخودار است. کاهش ظرفيت خازني موجب ميشود که مقاومت الکتريکي تنها به جريان الکتروليت بستگي داشته باشد که ويژگي ذاتي حفره بهشمار رفته و نويز فرکانس بالاي کمي دارد.
جزئيات اين کار در مجله Nanotechnology منتشر شده است.
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/42062
البته من متن ترجمه شدش رو از سایت nano.ir آوردم.
تواليسنجي DNA با استفاده از يک نانوحفره ايده بسيار جالبي است که شايد روزي ما را قادر سازد يک مولکول منفرد DNA را تواليسنجي کنيم؛ بدين ترتيب نياز به تکثير DNA از بين رفته و هزينه تواليسنجي يک ژنوم تا زير 1000 دلار کاهش مييابد.
يک نانوحفره سوراخ ايجاد شده در يک غشاي نانومتري ساخته شده از موادي همچون سيليکون يا نيتريد سيليکون است که قطر آن مشابه قطر DNA است. زماني که اين حفره در يک الکتروليت شناور شده و پتانسيلي به غشا اعمال ميشود، جرياني از آن عبور ميکند. علاوهبر يونهاي الکتروليت، مولکولهاي DNA باردار نيز تلاش ميکنند تا از حفره عبور کنند، اما از آنجايي که اين حفره بسيار کوچک است، در آنِ واحد تنها يک مولکول ميتواند از آن عبور کند.
تشخيص زوجبازها
نکته کليدي توالي سنجي DNA شناسايي الکتريکي زوجبازهاي آن است. اين کار با اندازهگيري اختلاف پتانسيل غشا و يا جريان عبوري از حفره در حين عبور اين زوجبازها صورت ميگيرد. يکي از مشکلات اصلي اين کار نسبت سيگنال به نويز مورد نياز براي تشخيص ميان زوجبازهاي مختلف است. پهناي باند اندازهگيري و نويز الکتريکي مربوطه تشخيص سيگنال را محدود ميکند.
براي تواليسنجي سريع و مطمئن، نياز به اندازهگيري الکتريکي با نويز پايين و فرکانس بالا داريم، زيرا سيگنال مورد استفاده براي تشخيص بازها بهطور معمول در سطح ميکروولت يا پيکوآمپر بوده و همچنين زمان عبور هر زوجباز از حفره حدود 10 نانوثانيه است.
کاهش نويز
اخيراً محققان دانشگاه ايلينويز نانوحفراتي توليد کردهاند که در آنها نويز فرکانس بالا کاهش يافته است. آنها اين کار را با سه روش انجام دادهاند: افزايش ضخامت غشا، کوچک کردن مساحت غشا براي کاهش ظرفيت خازني پارازيتي، استفاده از يک مدار الکتريکي خارجي براي کاهش ظرفيت خازني غشا. در هر سه مورد، کاهش ظرفيت خازني غشا کليد اصلي افزايش کارايي الکتريکي تواليسنجي DNA است. کوچک کردن مساحت غشا راحتترين راهبرد است. در اين کار از همان ابزار ليتوگرافي نوري که براي ساختن مدارات مجتمع معمولي بهکار ميرود، استفاده ميشود.
بهبود ابزار
آنها همچنين از مدلسازي استفاده کرده و نشان دادهاند که با استفاده از لايههاي ديالکتريک ضخيمتر در بالاي غشا، پهناي باند و وضعيت نويز بهبود مييابند. با توجه به اينکه نويز فرکانس بالا و زمان پاسخدهي کم به شدت به ظرفيت خازني سامانه غشا-حفره وابسته است، اين يافته از اهميت بالايي برخودار است. کاهش ظرفيت خازني موجب ميشود که مقاومت الکتريکي تنها به جريان الکتروليت بستگي داشته باشد که ويژگي ذاتي حفره بهشمار رفته و نويز فرکانس بالاي کمي دارد.
جزئيات اين کار در مجله Nanotechnology منتشر شده است.
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/42062
البته من متن ترجمه شدش رو از سایت nano.ir آوردم.
هیچ نظری موجود نیست:
ارسال یک نظر