快速可靠的DNA測序是生物學(xué)研究長久以來的夢想。近日，澳大利亞的研究人員在《Nature Communications》上發(fā)表文章，表示利用一種特殊形式的碳 – 石墨烯（graphene），有望實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高通量的DNA測序，從而徹底改變醫(yī)學(xué)研究和檢測。
 

    這項(xiàng)研究由澳大利亞墨爾本大學(xué)物理系的Jiri Cervenka博士領(lǐng)導(dǎo)，澳大利亞同步加速器（Australian Synchrotron）和拉籌伯大學(xué)（La Trobe University）的研究人員也參與其中。

    石墨烯是碳的同素異形體，有著許多非凡的特性。它幾乎透明，極其堅(jiān)硬，能以極高的效率導(dǎo)熱和導(dǎo)電。以石墨烯為基礎(chǔ)的電子傳感器的最新進(jìn)展，顯示了它們對(duì)吸附分子的靈敏度，也意味著它們在無標(biāo)記DNA測序技術(shù)上的巨大潛力。

    目前，DNA測序正作為醫(yī)療診斷、法醫(yī)檢驗(yàn)以及生物系和醫(yī)學(xué)研究的基本工具被廣泛應(yīng)用。據(jù)墨爾本大學(xué)的Nikolai Dontschuk介紹，利用石墨烯來測序DNA有望提高速度、通量、可靠性和準(zhǔn)確性，同時(shí)降低測序的成本。

    Dontschuk表示：“我們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)堿基正以不同的方式影響著石墨烯的電子結(jié)構(gòu)，而這是可以測定的。”他也是這篇文章的第一作者。

    他們的想法是將基于石墨烯的電子傳感器與納米孔結(jié)合使用。讓單個(gè)DNA分子穿過石墨烯電子傳感器，就像一串珠子穿過細(xì)小的鐵絲網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高通量的單分子測序。

    研究小組利用石墨烯場效應(yīng)晶體管（GFET）作為探針，以顯示吸附在石墨烯表面的DNA堿基的存在。他們通過實(shí)驗(yàn)證明，GFET能夠在吸附四種不同的DNA堿基后，測定不同的電導(dǎo)特征。這一結(jié)果歸因于接口偶極場的形成。

    在比較了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和同步加速器的結(jié)果之后，研究小組預(yù)測了最終設(shè)備的靈敏度，并評(píng)估了石墨烯用于單堿基傳感的可行性。