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Auf dem Weg zur DNA-Sequenzierung durch eine Nanopore in einer Si3N4-Membran, detektiert mittels einer Kohlenstoffnanoröhre

Allerdings, Juri - Universität Regensburg (2015)


Im Rahmen des EU Projektes "Nano DNA sequencing" wurde eine neue Methode zur DNA-Sequenzierung ausprobiert. Die Sequenzierung mit der Lambda-Phagen DNA wurde durch eine Festkörper-Nanopore in einer Si3N4-Membran detektiert via einer Kohlenstoffnanoroehre versucht.

Der Versuch die DNA-Sequenzierung mit Kohlenstoffnanoröhren als Detektoren während der Translokation durch Si3N4-Membranen zu verwenden, ist innerhalb der gesetzten Frist nicht erfolgreich gewesen. Alle Teilnehmer des EU-Projekts konnten nach Ablauf der Frist keine erfolgreiche DNA-Sequenzierung vorweisen. Unter anderem sind die Gründe warum die Realisierung nicht statt finden konnte, zum einen die Zerstörung der Kohlenstoffnanoröhre auf einem größeren Bereich um die Nanopore herum, auch wenn die Bohrung der Nanopore mit dem TEM von der Rückseite der Probe erfolgt. So dass die Enden der Nanoröhre von der DNA in der Nanopore weiter entfernt sind, und somit die Empfindlichkeit der Kapazitätsmessungen verschlechtert ist. Zum anderen tauchte die Frage auf, ob generell eine Unterscheidung zwischen den einzelnen Basenpaaren mit den Kapazitätsmessungen möglich sei. Da die Basenpaare nicht starr zu einander sind, und der Abstand zwischen den Basenpaaren variiert, was die Ortsauflösung der einzelner Basenpaare weiter erschwert.

Auch wenn das gewünschte Ziel nicht erreicht wurde, so wurden einige neue Erkenntnisse auf diesem nicht einfachen Arbeitsbereich erzielt. Das Konzept für die Messkanäle horizontal zu einander und nicht vertikal, wie bisher von den Gruppen verwendet wurde, anzuordnen hat sich als ein Fortschritt erwiesen. Nicht nur das Problem der Luftbläschen, sondern auch die Handhabung der Messzelle wurden damit einfacher. Die Verwendung von 1 mm-Elektroden statt 0,1 mm-Elektroden bietet den Vorteil an, dass das Grundsignal des ionischen Stroms durch die Nanopore im Vergleich zu den herkömmlichen Elektroden unter gleichen Bedingungen höher ist. Was zu einem besseren Verhältnis von Signal zu Rauschen und Stromblockaden zu Signal fuhrt. Für die stärkere Belegung dieses Arguments sind weitere Messungen hierzu nötig.

Aus einem Nachteil hat sich eine positive Bilanz ziehen können. Die Verwendung von zwei Membranen auf einer Probe hat sich als nicht vorteilhaft gezeigt. Doch hierbei ergaben sich Indizien darauf, dass die Bohrung einer Nano- bzw. Mikropore durch eine Si3N4-Membran die Lebensdauer bzw. die Druckresistenz einer Si3N4-Membran erhöht. Um aus diesem Indiz ein Beleg zu machen, mussten mehr Messungen dazu gemacht werden.


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