Ze borduren voort op bestaande technieken waarbij je DNA-ketens door zo’n nanoporie haalt met behulp van een elektrisch veld. Elke bouwsteen verstoort het veld op zijn eigen manier, en door die verstoringen te volgen kun je de basenvolgorde bepalen. Nog niet zo lang geleden leek dit sciencefiction, maar inmiddels is het al vrijwel routine.

Op dezelfde manier kun je ook andere moleculen door zo’n porie trekken. Eiwitketens liggen voor de hand, en sommigen hopen zo ooit de aminozuurvolgorde te kunnen bepalen. Maar afhankelijk van e poriediameter lukt het ook met compleet gevouwen eiwitten, virussen of andere nanodeeltjes.

Ook dan genereert elke passage een elektrisch signaal, en in Nature Communications beschrijft Schmidt nu een elektronisch feedbackcircuit dat de signalen in realtime meet en het veld uitschakelt zodra het gewenste aantal moleculen of deeltjes (meestal één, maar dat hoeft niet per se) binnen is. ‛Binnen’ is daarbij het inwendige van een microfluïdisch lab-op-een-chip met analyse-apparatuur: tegenwoordig gaat het daarbij vaak om single molecule-technieken waarbij je fluorescerende labels telt, en zeker moet weten dat er echt maar één molecuul tegelijk onder je microscoop ligt.

Direct na de meting kun je het volgende molecuul aanzuigen en analyseren. Schmidt heeft het gedemonstreerd met zogeheten 70S-ribosomen uit een bacterie. Per minuut wist hij meer dan 500 van deze RNA/eiwitcomplexen, met een diameter van ongeveer 20 nm, een voor een door een chip te sluizen.

Omdat elk type molecuul nog steeds een eigen signaal heeft, kun je ook sorteren. Je zuigt dan willekeurige moleculen binnen en je pompt ze net zo snel de chip weer uit totdat er eentje langskomt die aan het elektronische signalement voldoet. In de publicatie wordt dit gedemonstreerd met een mengsel van 70S-ribosomen en DNA uit een bacteriofaag.

Schmidt tekent er bij aan dat je niet helemaal kunt uitsluiten dat twee moleculen tegelijk door de porie dringen, vooral wanneer die relatief wijd is. Maar in zijn ervaring zijn ze daarna lang genoeg onderweg in de kanalen van de chip om door diffusie een eindje uit elkaar te drijven voordat ze de microscoop bereiken. Dan zie je dus vanzelf dat er iets is misgegaan.

bron: UC Santa Cruz, Nature Communications