18 Nisan 2015 Cumartesi

Grafen ile Daha hızlı DNA dizileme yapılabilecek


Karbon elementinin alışılmadık ve ilgi çekici bir formu – örneğin kağıda yazı yazdığımızda oluşan iz – gerçek zamanlı yüksek girdili DNA dizileme tekniğinin anahtarı konumuna geçti. Böyle bir teknik medikal araştırma, klinik araştırma ve testler için bir devrim niteliği taşır.

Melbourne Üniversitesi, La Trobe Üniversitesi ve Avustralya Senkrotonu’nun dahil olduğu çalışma Nature Communications’da yayımlandı. Avustralyalı araştırmacılar grafen olarak bildiğimiz – altıgen şekilde bir atom seviyesinde ince tabaka halinde bulunan karbon formu- ‘nun DNA’yı oluşturan dört nükleotidin (adenin, guanin, sitozin, timin) hepsini tanıma özelliğini keşfetti.

Dört nükleotitin tekil bir kombinasyonu bir genin bireysel bir DNA dizilimini oluşturduğunu biliyoruz. Yani genlerimizin olduğu noktalarda bu genlerin özelliklerini ve gen olma durumunu bu nükleotitlerin rastgele dizilimi belirliyor. Bugün medikal tetkiklerin, hastalık arama çalışmalarının, biyolojik araştırmaların en temel enstrümanlarından birisi DNA dizilemedir.

DNA dizilime çok ilkel yöntemlerle 1970lerin ortasında başlamış ve o günden bugüne kadar hızla değişmiş , işlemsel yeteneğini geliştirmiştir. Ancak çok fazla yol bulunamamıştır. Nükleotitleri tanıma ve bildirim verme özelliği olan çok az madde, çözelti ve kimyasal biliniyor. Grafen bunların en yenisi..

Elektriksel olarak DNA dizileme işlemi için grafenin kullanılması, hızı katlayacak, bir sefer de dizileme yapılabilen DNA büyüklüğünü ve miktarını artıracak, güvenilirliliği ve tutarlılığı artırarak hata payını minimize edecek; yine bununla birlikte mevcut yöntemlere nazaran çok daha ucuz olacak.

Yöntem, her nükleotitin grafen maddesinin elektronik yapısından ölçülebilir derecede farklı etkilenmesine dayanıyor. Tek bir DNA molekülü kolaylıkla grafen – temelli elektrik sensörlerinin içerisinden (küçük delikler halinde kullanıldığında) geçebiliyor. Bu da gerçek zamanlı, yüksek girdili tek DNA molekülü dizilimi yapabilmeyi sağlıyor.

Araştırma ekibi ilk deneylerini, grafen-temelli elektrik alan transistörleri ile alınan laboratuvar ortamı elektrik ölçüleri ile hafif x-ray spektroskobisi ile alınan fotoemisyon spektroskopisi ölçümlerini kombine etmek üzere tasarladılar. Deney ve ölçüm sonuçları ayrı ayrı bir araya getirildi ve karşılaştırıldı ve ekip tek molekül algılama işleminin başarılı olabileceğini gördü.

Grafen dünyanın ilk iki boyutlu maddesi ve her madde tek katmanlı, tek atom seviyesinde karbon dizilerinden oluşuyor. Bu maddeler bir araya geldiğinde grafit oluşuyor, grafit ise kurşun çizim kalemlerinde kullanılan maddedir.

Grafen son yarım yüzyılda teorik yapı olarak incelenilegelmiştir, ve ne yazık ki 2004’e kadar resmi olarak keşfedilmemişti. Andre Geim ve Konstantin Novoselov analitik ölçümler yapmak üzre durağan bir grafen hazırladıklarını rapor etmişlerdi. Grafiti katman katman keserek elde ettikleri grafen , silikon havuzlarına aktarıldı ve bu çalışmalarıyla ikili 2010’da Nobel Fizik Ödülüne layık görüldü.

Kaynak

0 yorum: