محققان دانشگاه «كرنل» پس از ساخت دستگاه‌هايي كه قادر به اندازه‌گيري جرم باكتري‌ها و ويروس‌ها بودند، با بهبود روش‌هاي خود توانستند يك مولكول DNA را با وزن يك آتوگرم (995000 دالتون) اندازه‌گيري كنند.

اين ابزار جديد قادر است تعداد مولكول‌هاي DNA متصل به يك گيرنده واحد را با ارزيابي تفاوت جرمي ايجاد شده، اندازه‌گيري كند.

اين ابزار كه جزء سيستم‌هاي نانوالكترومكانيكي (NEMS) است، مي‌تواند به كمك فناوري كوچك‌سازي بصورت حساس‌تر از وضعيت‌ كنوني ساخته ‌شود. علاوه بر آن، اين فناوري را مي‌توان با فناوري ميكروسيالات تلفيق كرده و به كمك آن بررسي‌هاي ژنتيكي را در نمونه‌هاي حاوي مقادير بسيار كم DNA حتي در حد DNA يك سلول انجام داد.

جرم مولكول‌هاي DNA، پروتئين‌ها و يا ساير مولكول‌هاي آلي معمولا بر حسب دالتون بيان مي‌شوند. هر دالتون كه به نام واحد جرم اتم نيز شناخته مي‌شود، معادل جرم يك پروتون يا نوترون است. هر دالتون يك هزارم زپتوگرم ، هر زپتوگرم يك هزارم اتوگرم، هر اتوگرم يك هزارم فمتوگرم، هر فمتوگرم يك هزارم پيكوگرم و هر پيكوگرم يك هزارم نانوگرم است.

اين دستگاه ارزيابي جرم، بر مبناي تفاوت در فركانس نوسان شيء جامد بر اساس وزن آن ساخته شده است. يك زنگ بزرگ نسبت به يك زنگ كوچك، با تون پايين‌تري به صدا در مي‌آيد.

براي به‌كارگيري اين قاعده در مقياس‌نانو، محققان از امكانات مقياس‌نانو مستقر در دانشگاه كرنل براي ساخت آرايه‌هايي از لرزانك‌هاي كوچك با طول 3 تا 5 ميكرون و ضخامت 90 نانومتر بر روي تراشه‌هاي سيليكوني استفاده كردند (همانند تكه چوب غوطه‌ور در آب كه با افتادن مجموعه بزرگي از اتم‌ها بر روي آن ناگهان به حركت در‌مي‌آيد). در انتهاي هر لرزانك، يك نانوذره طلا با قطر 40 نانومتر قرار دارد.

محلولي حاوي رشته‌اي از DNA كه از 1578 جفت باز تشكيل شده بود از روي آرايه‌هاي لرزانك‌ها عبور داده شد. قبل از اين كار، به مولكول DNA گروه عاملي تيول اضافه شد تا به كمك آن از طريق اتم گوگرد به ذره طلا متصل شود. با تحريك لرزانك‌ها به كمك ليزر، آنها با فركانسي در حدود 11 تا 12 مگاهرتز شروع به نوسان كردند. اين فركانس به كمك ليزر ديگري كه بر روي نوسان‌كننده تابش مي‌كرد و با ثبت تداخل الگوهاي حاصل از انعكاس اشعه، اندازه‌گيري شد.

در اين سري از آزمايش‌ها، بسته به اندازه نوسان‌كننده تغيير جرم به اندازه 1 آتوگرم باعث تغيير فركانس نوسان به ميزان 50 هرتز يا بيشتر مي‌گرديد.

با استفاده از حساس‌ترين و كوچكترين دستگاه اين تغيير ثبت‌ شده معادل 194 هرتز بود. اين حساسيت نه ‌تنها امكان بررسي اتصال مولكول‌هاي ‌DNA را فراهم كرد، بلكه امكان شمارش تعداد مولكول‌هايي كه به يك گيرنده متصل شده‌اند با اندازه‌گيري كل تغيير فركانس ممكن شد. با رقيق كردن محلول مورد آزمايش آنها توانستند لرزانك‌هايي كه به آنها مولكول‌هاي DNA منفرد متصل شده بودند، را شناسايي كنند.

افراد اين تيم تحقيقاتي مي‌گويند براي بررسي DNA و شناسايي آنتي‌بادي‌ها، با استفاده از آرايه‌هايي از نوسان‌كننده‌ها كه هر كدام با موادي كه به DNA يا آنتي‌بادي‌ها متصل مي‌شوند، روكش شده بوده‌اند، دستگاه ساخته شده داراي يك ليزر پيمايشگر براي گزارش تغيير نوسان كننده ها است.

اين تحقيق در مجله Nano Letters منتشر شده است.

منبع: ايسنا