厲害了!石墨烯或可用於DNA缺陷檢測!

烯碳科技 |2017/2/28 13:03:36 | 分享到:

2月27日消息,基於石墨烯的場效應晶體管傳感器未來有望應用於遺傳疾病的輔助診斷領域。來自印度以及日本的研究人員改進了一種基於石墨烯的傳感器,並以此作為檢測致病基因的新方法。該研究成果發表在了 《Science and Technology of Advanced Materials 》雜誌上。





基於石墨烯的場效應晶體管(左)和用單鏈探針DNA覆蓋的石墨烯的原子力顯微鏡圖像(右)的示意圖


2月27日消息,基於石墨烯的場效應晶體管傳感器未來有望應用於遺傳疾病的輔助診斷領域。來自印度以及日本的研究人員改進了一種基於石墨烯的傳感器,並以此作為檢測致病基因的新方法。該研究成果發表在了 《Science and Technology of Advanced Materials 》雜誌上。

 

石墨烯場效應晶體管傳感器(GFET)可以通過DNA雜交的方式來檢測有害(缺陷)的基因,當“探針DNA”與“靶DNA”結合時,即為雜交反應。此時,晶體管內的電流會發生變化。

 

日本國家材料科學研究所的Nobuaka Hanagata和其同事通過幹燥過程將探針DNA連接到晶體管上,改進了傳感器。 這種新工藝代替了昂貴且耗時的的添加“接頭”核苷酸序列方法,之前這種方法通常用於將探針連接到晶體管上。

 

該研究團隊的製備的石墨烯場效應晶體管(GFET),由矽基底、石墨烯單原子層和鈦-金電極三層結構組成。然後,他們將鹽溶液中的DNA探針沉積到GFET上並使其逐漸幹燥。研究人員發現,這種幹燥過程可以將探針DNA直接固定在石墨烯表麵,而不需要接頭。然後將靶向DNA(也在鹽溶液中)加入到晶體管中並培育4小時以進行雜交反應。


當探針和靶標結合時,可以檢測到電傳導的變化,這表明存在有害的靶基因。而當遇到非互補DNA時,傳感器的傳導性則沒有改變。

 

DNA雜交通常采用用熒光染料標記靶標來檢測,當熒光染料與其探針結合時,熒光染料會發光。但是這種方法需要複雜的標記過程,並且用激光掃描器來檢測熒光強度也價格不菲。石墨烯場效應晶體管(GFET)可以使DNA分子雜交變得更便宜,更容易操作,並且更靈敏地替代以往檢測遺傳疾病的方法。

 

研究人員在《Science and Technology of Advanced Materials》期刊上發表文章最後總結道:“這種GFET元件可以在未來改進生物傳感器應用領域,特別是在遺傳疾病的檢測中,得到進一步應用。


什麽是DNA分子雜交



不同的DNA 片段之間,DNA 片段與RNA 片段之間,如果彼此間的核苷酸排列順序互補也可以複性,形成新的雙螺旋結構。這種按照互補堿基配對而使不完全互補的兩條多核苷酸相互結合的過程稱為分子雜交。


分子雜交(molecular hybridization)確定單鏈核酸堿基序列的技術。其基本原理是待測單鏈核酸與已知序列的單鏈核酸(叫做探針)間通過堿基配對形成可檢出的雙螺旋片段。這種技術可在DNA與DNA,RNA與RNA,或DNA與RNA之間進行,形成DNA-DNA,RNA-RNA或RNA-DNA等不同類型的雜交分子。




作為探針的已知DNA或RNA片段一般為30~50核苷酸長,可用化學方法合成或者直接利用從特定細胞中提取的mRNA。探針必須預先標記以便檢出雜交分子。標記方法有多種,常用的為同位素標記法和生物素標記法。雜交方法又可分為液相雜交和固相雜交。


轉自:烯碳資訊