Une équipe de chercheurs de l'Université de technologie de Delft (Pays-Bas) annonce un nouveau type de dispositifs à nanopores qui pourraient avoir un impact significatif sur la façon dont nous criblons les molécules d'ADN, par exemple pour lire leur séquence. Dans un article intitulé « DNA Translocation through Graphene Nanopores » (publié en ligne dans Lettres nano ), ils rapportent une nouvelle technique pour fabriquer de minuscules trous dans une couche de graphène et ils ont réussi à détecter le mouvement de molécules d'ADN individuelles qui traversent un tel trou.
Il y a une course mondiale pour développer des stratégies rapides et peu coûteuses pour séquencer l'ADN, C'est, pour lire le contenu de notre génome. Particulièrement prometteurs pour la prochaine génération de séquençage sont les appareils où l'on mesure sur des molécules uniques. Imaginez une seule molécule d'ADN d'une de vos cellules (3 milliards de bases, 1 mètre de long si vous l'étirez de la tête à la queue) qui se lit - base par base - en temps réel en glissant entre deux de vos doigts. C'est ce que postdoc dr. Gregory Schneider dans le groupe du professeur Cees Dekker et ses collègues du Kavli Institute of Nanoscience ont en tête. Ils ont maintenant démontré un premier pas dans cette direction :faire glisser une seule molécule d'ADN à travers un minuscule trou à l'échelle nanométrique fait dans la membrane la plus fine que la nature puisse offrir, une fine couche de graphène à 1 atome.
Le graphène est un matériau unique et très spécial, et pourtant largement disponible :Tout le monde a du graphène à la maison :le graphite est composé de couches de graphène et se retrouve par exemple dans le carbone des crayons, charbon, ou de la suie de bougie. Mais dans cette recherche, le graphène est utilisé en raison de cette propriété spéciale que l'on peut faire des monocouches minces à un seul atome de graphène. Pourquoi une membrane aussi ultrafine est-elle importante ? Revenons à ce fil qui glisse entre vos doigts. La distance entre deux bases dans l'ADN est très petite, environ un demi nanomètre, qui est 100000 fois plus petit que la largeur d'un cheveu humain ! Pour lire chaque base le long de l'ADN, il faut donc un enregistreur plus petit que ce demi nanomètre. Si vos doigts peuvent être réduits à cette taille, vous êtes en affaires. Et c'est ici que ces membranes de graphène atomiquement minces sont cruciales.
Ce que Schneider et ses collègues ont fait était de fabriquer un trou à l'échelle nanométrique - appelé nanopore - dans la membrane de graphène, qui représente l'enregistreur idéal. Ils ont démontré que des molécules uniques d'ADN dans l'eau peuvent être tirées à travers un tel nanopore de graphène et, surtout, que chaque molécule d'ADN peut être détectée lorsqu'elle traverse le pore. La technique de détection est très simple :lors de l'application d'une tension électrique à travers le nanopore, les ions de la solution commencent à circuler à travers le trou et un courant est détecté. Ce courant diminue chaque fois qu'une molécule d'ADN pénètre dans le nanopore et bloque en partie le flux d'ions. Chaque molécule d'ADN qui glisse à travers le pore est ainsi détectée par une baisse du courant.
L'ADN se déplace base par base à travers le nanopore. Avec le nanopore de graphène atomiquement mince, on a en principe le potentiel de lire la séquence d'ADN, base par base. Un certain nombre de groupes dans le monde ont essayé de réaliser des nanopores de graphène. Schneider et al sont les premiers à publier leurs résultats cette semaine.
La translocation de l'ADN à travers les nanopores a déjà été développée par le laboratoire Dekker et d'autres, par exemple en utilisant des membranes SiN. Les nanopores de graphène offrent de nouvelles opportunités - bien plus que le séquençage. Depuis le graphène, contrairement à SiN, est un excellent chef d'orchestre, une prochaine étape évidente consiste à utiliser les propriétés conductrices intrinsèques du graphène. Les nanopores offrent une gamme d'opportunités de capteurs pour la science et les applications.
