Учёные создали уникальные графеновые нанопоры с оптическими антеннами для секвенирования ДНК
Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) разработали первые в мире графеновые нанопоры диаметром около 2 нанометров со «встроенной» оптической антенной. Для их создания в графеновой мембране используется простой одноэтапный процесс, основанный на фототермических свойствах золотых наностержней.
Как это работает:
- «Горячая точка» на графеновой мембране, созданная за счёт преобразования фотонов в тепло золотым наностержнем, формирует нанопору с самоинтегрированной оптической антенной.
- Антенна действует как преобразователь и усилитель оптического сигнала.
- Размеры нанопор и оптические характеристики плазмонной антенны можно настраивать.
Преимущества для секвенирования ДНК:
- Интеграция оптики: Позволяет проводить прямое оптическое детектирование последовательности ДНК в дополнение к стандартному электрическому считыванию в нанопорах.
- Устранение «узких мест»: Одновременное считывание оптических и электрических сигналов с тысяч нанопор может значительно увеличить скорость и точность высокопроизводительного анализа.
- Высокое разрешение: Атомарная толщина графеновой мембраны идеальна для высокоразрешающего секвенирования единичных молекул.
- Гибкость: Молекулы ДНК можно метить флуоресцентными красителями, чтобы каждая пара оснований светилась с характерной интенсивностью при прохождении через нанопору. Кроме того, золотую плазмонную антенну или графен можно функционализировать для детектирования РНК, белков и их взаимодействий.
По словам профессора Люка Ли, этот подход открывает новые возможности для одновременного электрического и оптического нанопорового секвенирования ДНК и регулирования её транслокации.
Исследование опубликовано в журнале Nano Letters в статье «Graphene Nanopore with a Self-Integrated Optical Antenna».