(PhysOrg.com) -- Dans une innovation essentielle à l'amélioration du séquençage de l'ADN, une transmission nettement plus lente de l'ADN à travers les nanopores a été obtenue par une équipe dirigée par des chercheurs de Sandia National Laboratories.

Les nanopores à l'état solide sculptés à partir de dioxyde de silicium sont généralement droits, de minuscules tunnels plus de mille fois plus petits que le diamètre d'un cheveu humain. Ils sont utilisés comme capteurs pour détecter et caractériser l'ADN, ARN et protéines. Mais ces matériaux traversent de tels trous si rapidement que le séquençage de l'ADN qui les traverse, par exemple, est un problème.

Dans un article publié cette semaine en ligne (23 juillet) dans Matériaux naturels (copie papier prévue pour août, Vol.9, p. 667-675), une équipe dirigée par des chercheurs de Sandia National Laboratories rapporte qu'elle utilise des techniques d'auto-assemblage pour fabriquer des nanopores tout aussi minuscules mais tordus. Combiné à un dépôt de couche atomique pour modifier les caractéristiques chimiques des nanopores, les innovations permettent de décupler les vitesses de translocation induites par la tension, indispensables au séquençage de l'ADN. (La translocation implique que l'ADN pénètre et passe complètement à travers les pores, qui ne sont que légèrement plus larges que l'ADN lui-même.)

"Par contrôle de la taille des pores, longueur, forme et composition, " déclare le chercheur principal Jeff Brinker, "nous capturons les principaux comportements fonctionnels des pores de protéines dans notre système de nanopores à l'état solide." L'importance d'un quintuple ralentissement dans ce genre de travail, Brinker dit, est large.

Il convient également de noter la capacité de la technique à séparer l'ADN simple et double brin dans un format de matrice. "Il existe des technologies prometteuses de séquençage de l'ADN qui nécessitent cela, " dit Brinker.

L'idée d'utiliser des nanopores synthétiques à l'état solide comme capteurs à molécule unique pour la détection et la caractérisation de l'ADN et de ses matériaux frères fait actuellement l'objet d'études approfondies par des chercheurs du monde entier. La poussée a été inspirée par la sélectivité et le flux exquis démontrés par les canaux biologiques naturels. Les chercheurs espèrent imiter ces comportements en créant des matériaux synthétiques plus robustes et plus facilement intégrés dans des dispositifs pratiques.

Les procédures scientifiques actuelles alignent la formation de pores nominalement cylindriques ou coniques à angle droit par rapport à une surface membranaire. Ceux-ci sont moins capables de ralentir significativement le passage de l'ADN que les nanopores coudés.

"Nous avons eu une idée assez simple, " dit Brinker. " Nous utilisons les approches d'auto-assemblage que nous avons mises au point pour fabriquer des membranes ultrafines avec des réseaux ordonnés de pores d'environ 3 nanomètres de diamètre. Nous ajustons ensuite davantage la taille des pores via un processus de dépôt de couche atomique que nous avons inventé. Cela nous permet de contrôler le diamètre des pores et la chimie de surface à l'échelle subnanométrique. Par rapport aux autres nanopores à l'état solide développés à ce jour, notre système combine un contrôle plus fin de la taille des pores avec le développement d'une voie de pores pliés. En combinaison, ceux-ci permettent de ralentir la vitesse de l'ADN."

Le travail est soutenu par le Bureau de la recherche scientifique de l'Armée de l'Air, les sciences de l'énergie de base du ministère de l'Énergie et le bureau de recherche et développement dirigé par le laboratoire de Sandia.