新概念:石墨單分子層孔道DNA測序法
2020-12-05 OFweek美國國家標準與技術研究院（NIST）近期提出了一種高效、精確的DNA測序方法。通過將DNA分子從超薄的石墨片層結構的孔洞中拉動，通過測量石墨孔洞邊緣產生的電位變化，從而實現高速、高精度、高效率的DNA測序。該方法不同於以前的桑格爾測序法以及第二代第三代測序法。相關工作發表在《Nanoscale》上。
NIST的研究表明，該方法可以在一秒鐘時間內，識別約660億個鹼基，而且有90％的準確性，並且沒有假陽性（falsepositive）。現在的這個測序還僅僅停留在概念層次，如果真的能夠被實驗證明，該方法可能最終會比會常規DNA測序更快和更便宜，是真正面向未來的測序方法。
在20世紀70年代開發的常規測序，涉及分離、複製、打標籤和DNA的重組件，來讀取的遺傳信息。NIST的新方法則基於將DNA拉過納米孔道的理論。這個概念開創於20年前，基於帶電粒子（離子）通過納米通道，會引起電位的變化。時至今日，這個想法仍然很流行，但會造成諸如不必要的背景電流信號噪聲、或幹擾，也面臨著選擇性不足的挑戰。
相比之下，NIST的新測序流程，是要建立臨時的化學鍵，依靠石墨烯的能力，從打破這些化學鍵，將機械應變信號轉變為電流信號。這實際上是一個很小的應變傳感器，科學家認為他們雖然沒有發明完整的技術，但是提出了一個新的物理原則，即有可能是遠遠優於其他測序方法。由於它的電性能和小型化的薄膜結構，石墨烯是在納米孔測序概念中非常合適。在新的NIST法，石墨烯納米帶（4.5X15.5納米）上有多個納米孔道（2.5納米寬），其中可以通過鹼基。
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