Unikt verktyg för att demokratisera inträde inom nanoporforskning

En nanopore är ett litet hål i ett tunt membran med en diameter på cirka en miljarddels meter, eller ungefär bredden på en enda DNA -molekyl. De potentiella tillämpningarna av dessa nanoporer är så olika - från medicin till informationsteknik (IT) - att de kan få stor inverkan på vårt dagliga liv. Nu demokratiserar ett team av forskare vid University of Ottawa inträde till nanoporforskning genom att erbjuda ett unikt verktyg för att påskynda utvecklingen av nya applikationer och upptäckter.

Det innovativa T.-Cossa Lab, som studerar tillämpad enmolekylär biofysik, kom på idén att förse forskarsamhället med protokollen, hårdvarudesign, och programvara som krävs för att tillverka solid-state nanoporer i en snabb, låg kostnad, och helt automatiserat sätt. Denna metod är nu tillgänglig i onlinejournalen Naturprotokoll .

Flytten är en välsignelse för forskare som utvecklar diagnostiska och sekvenseringstillämpningar inom hälsa, biovetenskap, och det, där det är nödvändigt att kunna detektera och identifiera enskilda biologiska molekyler som proteiner eller DNA med exakt nanopores precision.

För första gången, vi gör vårt unika nanopore -tillverkningsverktyg fritt tillgängligt. Vi valde att erbjuda vår patenterade nanopore -tillverkningsteknik gratis till forskarsamhället, för att hjälpa till att sprida det och utöka området för nanoporforskning. "

Vincent Tabard-Cossa, professor vid Institutionen för fysik och direktör för Laboratory for Applied Single-Molecule Biophysics vid University of Ottawa

Solid-state nanoporer är nu väletablerade som en-biomolekylsensorer som har ett enormt löfte för snabba och billiga avkännings- och sekvenseringstillämpningar, inklusive snabb identifiering av patogener, biomarkörskvantifiering för precisionsmedicin, metagenomik, mikrobiomanalys, och cancerforskning. Dock, tills nyligen, detta löfte hade kvävts av det dyra, arbetskrävande, och metoder med låg utbyte med vilka porer tillverkades. För att lösa detta problem, Professor Tabard-Cossa och hans team var pionjärer inom en billig och skalbar nanopore-tillverkningsmetod för solid-state 2012 kallad kontrollerad uppdelning (CBD), som sedan har blivit den valbara metoden genom vilken solid-state nanoporer tillverkas av forskargrupper runt om i världen.

"För att främja tillgänglig innovation, vi bestämde oss för att skapa ett instrument och arbetsflöde som kunde drivas framgångsrikt av någon som aldrig ens hade hört talas om en nanopor, "sa Matthew Waugh, labchef för T.-Cossa Lab. "Vi har redan haft några fantastiska framgångar genom ett lokalt vetenskapligt uppsökande program där gymnasieelever har kunnat producera nanoporer oberoende och upptäcka individuella DNA -molekyler på en eftermiddag med våra verktyg."

CBD porstillverkning ersätter dyra, manuellt manövrerade elektronmikroskop med låg kostnad, lätt att använda, små bänkskiva som automatiskt tillverkar nanoporer till en viss storlek med ett klick på en knapp. Enligt Dr Tabard-Cossa, forskare kan nu rikta sin uppmärksamhet på att utveckla olika verkliga nanopore-applikationer inom olika områden.

"En sådan applikation hanterar det växande behovet av att lagra och arkivera enorma mängder digital information under mycket långa tidsperioder, "sa Kyle Briggs, postdoktor i T.-Cossa-labbet. "Naturen löste detta problem för länge sedan med DNA, och ett liknande tillvägagångssätt kommer att fungera för oss, i vilken informationen lagras som sekvensen för en syntetisk polymer, minska serverfarmar ner till storleken på ett kylskåp och spara miljarder dollar i energikostnader och stekta hårddiskar. Solid-state nanoporer kan möjliggöra nästa stora genombrott i datalagring eftersom de kan användas som elementet som läser informationen från polymererna, " han lade till.

• Studie avgör förekomsten av fet leversjukdom och fibros bland unga vuxna i Storbritannien
• Parkinsons sjukdom kan förebyggas av tarmmikrober