Μοριακές διαγνωστικές συσκευές γίνονται όλο και μικρότερα με την πρόοδο των τεχνολογιών μικρογράφηση. Υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον στον τομέα της έρευνας σχετικά με βιοαισθητήρα μικρογραφία πλατφόρμες. Μικρογράφηση είναι απαραίτητη για την in vivo φυσιολογικές παρακολούθηση, πολλαπλές συστοιχίες αισθητήρων ειδικότητα, φορητότητα αισθητήρα και ελαχιστοποίηση όγκου του δείγματος. Συμβατική βιοαισθητήρες χρειάζονται εκτεταμένη συσκευασία, πολύπλοκα ηλεκτρονικά διασύνδεση και τακτική συντήρηση. Αυτά τα μειονεκτήματα θα μπορούσαν να μειωθούν με τη χρήση των συσκευών MEMS που ενσωματώνουν ηλεκτρονικά και μικρομηχανική δομές στα τσιπ. Microcantilevers έχουν χρησιμοποιηθεί για τη φυσική, χημική και βιολογική ανίχνευση. Έχουν επίσης μεγάλη εφαρμογές στον τομέα της ιατρικής, ειδικά για την προβολή των ασθενειών, την ανίχνευση των σημειακών μεταλλάξεων, η γλυκόζη του αίματος και την ανίχνευση των χημικών και βιολογικών παραγόντων χημικού πολέμου. Αυτοί οι αισθητήρες έχουν αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις συμβατικές τεχνικές ανάλυσης όσον αφορά την υψηλή ευαισθησία, χαμηλό κόστος, απλή διαδικασία, η χαμηλή απαίτηση ουσίας (σε μl), μη επικίνδυνα διαδικασίες και γρήγορη ανταπόκριση. Επιπλέον, η τεχνολογία έχει αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια για την κατασκευή και τη χρήση των nanocantilevers για την ανίχνευση των αιτήσεων, η οποία συνεπάγεται την nanoelectromechani cal συστήματα (NEMs). Η εξέλιξη αυτή έχει αυξήσει την ευαισθησία όριο μέχρι το βαθμό που οι ερευνητές μπορεί να απεικονίσει τώρα την καταμέτρηση των μορίων. Με την ικανότητα των υψηλής ανάλυσης απόδοσης των αναλυτών και εξαιρετικά ευαίσθητη ανίχνευση, η τεχνολογία αυτή έχει τεράστια σημασία για την επόμενη γενιά των μικρογραφικών και υψηλής ευαισθησίας αισθητήρες. Μαζική ευαίσθητη ανίχνευση από Microcantilevers Ένα microcantilever είναι μια συσκευή που μπορεί να λειτουργήσει ως μια φυσική, χημική ή βιολογική αισθητήρας με την ανίχνευση μεταβολών σε cantilever κάμψη ή συχνότητα δόνησης. Είναι η μικρογραφία ομόλογό του ένα βατήρα που κινείται πάνω-κάτω σε ένα τακτό χρονικό διάστημα. Αυτή η κίνηση αλλάζει όταν μια συγκεκριμένη μάζα της ουσίας είναι ειδικά προσροφημένα σε επιφάνεια ανάλογη με την αλλαγή όταν ένα άτομο βήματα πάνω στο βατήρα. Αλλά microcantilevers είναι ένα εκατομμύριο φορές μικρότερο από το βατήρα διαστάσεων σε μικρά και διάφορα σχήματα, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.  Σχήμα 1. Διαφορετικοί τύποι microcantilevers (κάτοψη) (α) Ορθογώνιο (β) Double-με πόδια (γ) Τριγωνικό. Μόρια προσροφάται σε ένα microcantilever αιτία δονητική συχνότητα αλλάζει και εκτροπή της microcantilever. Ιξώδες, πυκνότητα, ρυθμός και η ροή μπορεί να μετρηθεί με την ανίχνευση μεταβολών στη συχνότητα δόνησης. Ένας άλλος τρόπος για την ανίχνευση μοριακή προσρόφηση με τη μέτρηση παραμόρφωσης του προβόλου που οφείλονται στο στρες της προσρόφησης σε μία μόνο πλευρά του προβόλου. Ανάλογα με τη φύση των χημικών δεσμών του μορίου, η παραμόρφωση μπορεί να είναι πάνω ή κάτω. Βιοτσίπ με μηχανικά συστήματα ανίχνευσης που συνήθως χρησιμοποιούν microcantilever bi-υλικά (π.χ. Au-Si) δοκών ως αισθητήριων στοιχείων. Η πλευρά Au είναι συνήθως καλυμμένα με ένα συγκεκριμένο υποδοχέα. Μετά τη δέσμευση της προς προσδιορισμό ουσίας (π.χ. βιολογικά μόρια, όπως οι πρωτεΐνες και βιολογικοί παράγοντες) με τον υποδοχέα, η επιφάνεια του υποδοχέα είναι είτε τεντωμένο ούτε να απαλλαγεί. Αυτό προκαλεί την microcantilever να εκτρέψει, συνήθως σε νανόμετρα, η οποία μπορεί να μετρηθεί με χρήση οπτικών τεχνικών. Η παραμόρφωση είναι ανάλογη προς τη συγκέντρωση αναλύτη. Η έννοια έχει χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο ορισμένων ασθενειών όπως ο καρκίνος και η ανίχνευση συγκεκριμένων χημικών και βιολογικών παραγόντων χημικού πολέμου. Μέθοδοι Ανίχνευσης Microcantilever Εκτροπή Η piezoresistive Μέθοδος ανίχνευσης Εκτροπή Η piezoresistive μέθοδος [6-8] προβλέπει την ενσωμάτωση ενός piezoresistive υλικού κοντά στην άνω επιφάνεια του προβόλου να καταγραφεί η αλλαγή άγχος που συμβαίνουν στην επιφάνεια του προβόλου. Καθώς η microcantilever εκτρέπει, έχουν υποβληθεί σε αλλαγή τονίσω ότι θα εφαρμόσει στέλεχος της piezoresistor, προκαλώντας έτσι μια αλλαγή στην αντίσταση που μπορεί να μετρηθεί με ηλεκτρονικά μέσα. Το πλεονέκτημα της piezoresistive μεθόδου είναι ότι το σύστημα ανάγνωσης μπορεί να ενσωματωθεί στο τσιπ. Το μειονέκτημα είναι ότι το ψήφισμα για την εκτροπή piezoresistive σύστημα ανάγνωσης είναι μόνο ένα νανόμετρο σε σύγκριση με ένα Angstrom από την οπτική μέθοδο ανίχνευσης. Ένα άλλο μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι ένα piezoresistor πρέπει να ενσωματωθεί στο cantilever. Η κατασκευή ενός τέτοιου cantilever με μια σύνθετη δομή είναι πιο περίπλοκη. Το υλικό piezoresistor στη δέσμη πρέπει να βρίσκονται όσο πιο κοντά σε μια επιφάνεια του προβόλου όσο το δυνατόν για μέγιστη ευαισθησία. Το είδος της χρήσης αναβολικών ουσιών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του piezoresistive υλικό είναι ένας σημαντικός παράγοντας. Η piezoresistive συντελεστής N-type πυρίτιο είναι μεγαλύτερη από αυτή για την P-τύπου. Η αντίσταση ενός piezoresistive ουσιαστικές αλλαγές, όταν στέλεχος εφαρμόζεται σε αυτό. Η σχετική αλλαγή στην αντίσταση ως συνάρτηση της εφαρμοσμένης στέλεχος μπορεί να γραφτεί ως:  όπου K δηλώνει ο Συντελεστής Gage, το οποίο είναι μια παράμετρος υλικό. Οι δείκτες L και t αναφέρονται προς τον διαμήκη και τον εγκάρσιο τμήμα του παράγοντα Gage. Η ευαισθησία ενός piezoresistor ποικίλλει ανάλογα με το πάχος t και η ακτίνα καμπυλότητας. Ο παράγοντας Gage είναι ανάλογη Μέτρο Young, E, το οποίο είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα των υλικών. Ο παράγοντας Gage μπορεί επίσης να υπολογιστεί απευθείας από το τέντωμα προβόλους και τη μέτρηση της μεταβολής αντίστασης.  όπου d είναι το στέλεχος στο υλικό και R είναι η αντίσταση. Για μια ευαίσθητη συσκευή, ο συντελεστής Gage θα πρέπει να είναι της τάξης των 100. Η piezoresistive δέσμη cantilever μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας βραχίονας του κυκλώματος Γέφυρα Wheatstone, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.  Σχήμα 2. Το κύκλωμα γέφυρας Wheatstone χρησιμοποιείται για την piezoresistive microcantilever. Η αντίσταση της μεταβλητής βραχίονα αντίστασης (  ) Στο παραπάνω σχήμα μπορεί να προσδιοριστεί με τη χρήση κοινών τύπο διαιρέτη τάσης και εμφανίζεται ως παρακάτω:  Θα υπάρξει μια αλλαγή αντίσταση όποτε του προβόλου υπόκειται σε παραμόρφωση. Η Οπτική Μέθοδος ανίχνευσης Εκτροπή Η οπτική μέθοδος [8], όπως φαίνεται στην εικόνα 3, χρησιμοποιεί μια ακτίνα λέιζερ της πολύ χαμηλής ισχύος της εντολής που δεν επηρεάζει τα βιομόρια επικάλυψη στην επιφάνεια του microcantilever και μια θέση ευαίσθητος ανιχνευτής (PSD). Η ακτίνα λέιζερ πέφτει πάνω του προβόλου και παίρνει υπόψη, όπως το στρώμα του χρυσού επικάλυψη στην επιφάνεια του προβόλου δίνει μια σχεδόν γυαλιστερό τελείωμα. Η ανακλώμενη δέσμη πέφτει στο PSD. Όταν το cantilever είναι undeflected δηλαδή, δεν είναι καλυμμένο με οποιοδήποτε μόριο, η ακτίνα λέιζερ θα έπεφτε σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο PSD. Καθώς η εκτρέπει cantilever, η θέση των αλλαγών δοκού, το οποίο, με τη σειρά του, υπολογίζεται με τη χρήση κατάλληλων ηλεκτρονικών ειδών. Το πλεονέκτημα αυτού του συστήματος ανίχνευσης είναι ότι είναι ικανή να ανιχνεύει παραμόρφωσης στην περιοχή υπο-νανομέτρων. Αλλά αυτή η μέθοδος, επίσης, έχει τη δική μειονεκτήματά της. Η παρουσία της μια ακτίνα λέιζερ σε ένα υγρό περιβάλλον των κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε πρόσθετο θερμικό θέματα διαχείρισης η οποία οδήγησε στα ξένα αναγνώσεις. Δεύτερον, το σύστημα ευθυγράμμισης είναι δαπανηρή και απαιτεί μεγάλη ακρίβεια, η οποία μπορεί να αυξήσει τελικά το κόστος του συνόλου διαγνωστικών κιτ. Επιπλέον, μειώνει επίσης τη δυνατότητα μεταφοράς του κιτ.  Σχήμα 3. Σχηματική ένα οπτικό σύστημα ανίχνευσης για την ανίχνευση της εκτροπής microcantilever. Το ανακλώμενο φως λέιζερ από το προεξέχον microcantilever πέφτει σε μια διαφορετική θέση για το PSD. Ανάλογα με την απόσταση μεταξύ των δύο θέσεων της ακτίνας λέιζερ στο PSD, η παραμόρφωση του microcantilever είναι αποφασισμένη. Η χωρητική μέθοδος ανίχνευσης Εκτροπή Η χωρητική μέθοδος [9] βασίζεται στην αρχή ότι, όταν η εκτροπή cantilever λαμβάνει χώρα λόγω της απορρόφησης της ουσίας, η χωρητικότητα ενός πυκνωτή αεροπλάνο έχει αλλάξει. Εδώ η microcantilever είναι μία από τις δύο πλάκες πυκνωτή. Η τεχνική αυτή εκτροπή είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη και παρέχει απόλυτη μετατόπιση. Αλλά αυτή η τεχνική δεν είναι κατάλληλο για τη μέτρηση μεγάλου κυβισμού. Επιπλέον, δεν λειτουργεί σε λύσεις ηλεκτρολυτών λόγω της Φαραδικά ρεύματα μεταξύ των πλακών πυκνωτή. Ως εκ τούτου, περιορίζεται στην ανίχνευση εφαρμογές της. Η Εκτροπή παρεμβαλλομετρία Μέθοδος ανίχνευσης Αυτή η οπτική μέθοδος ανίχνευσης [10,11] βασίζεται στην παρέμβαση μιας ακτίνας λέιζερ αναφοράς με την ακτίνα λέιζερ αντανακλάται από το cantilever. Η σχισμένα τέλος της οπτικής ίνας είναι έφερε κοντά στην επιφάνεια του προβόλου. Ένα μέρος του φωτός που αντανακλάται στη διεπαφή μεταξύ ινών και γύρω από μέσα μαζικής ενημέρωσης, και το άλλο μέρος αντικατοπτρίζεται στο πίσω πρόβολο με την ίνα. Αυτά τα δύο δοκάρια παρεμβαίνει μέσα από την ίνα, και το σήμα παρεμβολές μπορεί να μετρηθεί με μια φωτοδίοδο. Συμβολομετρία είναι μια εξαιρετικά ευαίσθητη μέθοδος που παρέχει άμεση και απόλυτη μέτρηση της μετατόπισης. Σε αυτή τη μέθοδο, το φως πρέπει να φέρει κοντά στην επιφάνεια του προβόλου για να πάρει αρκετό φως που αντανακλάται. Οπτική ίνα μερικά μικρά μακριά από το ελεύθερο άκρο του microcantilever θα μπορούσε να μετρήσει εκτροπές σε 0.01 μια σειρά. Ωστόσο, η τοποθέτηση των ινών είναι ένα δύσκολο έργο. Η μέθοδος λειτουργεί καλά για μικρές μετατοπίσεις, αλλά είναι λιγότερο ευαίσθητη σε υγρά και ως εκ τούτου, περιορισμένη χρήση σε εφαρμογές βιοαισθητήρα. Το οπτικό φράγμα περίθλασης Εκτροπή Μέθοδος ανίχνευσης Το ανακλώμενο φως λέιζερ από το interdigitated προβόλους αποτελεί ένα πρότυπο περίθλασης με τον οποίο η ένταση είναι ανάλογη με την εκτροπή cantilever [12]. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μικροσκοπία ατομικής δύναμης, υπέρυθρη ανίχνευση και ανίχνευση χημικών. Η Συσκευή συζευγμένων Charge (CCD) Μέθοδος ανίχνευσης Μια κάμερα CCD για τη μέτρηση της κάμψης του προβόλου σε απάντηση στην αναλυόμενη χρησιμοποιήθηκε από τους Kim και οι συνεργάτες του [13]. Η θέση ευαίσθητος ανιχνευτής εδώ είναι η κάμερα CCD που καταγράφει η ακτίνα λέιζερ εκτρέπεται από την cantilever. Μηχανικές Ιδιότητες προβόλους Τα βασικά μηχανικά παραμέτρους ενός cantilever είναι την άνοιξη σταθερή και η συχνότητα συντονισμού. Η σταθερά ελατηρίου k είναι ο συντελεστής αναλογικότητας μεταξύ της εφαρμοζόμενης δύναμης, F και η συνακόλουθη κάμψη του προβόλου, z. Η σχέση αυτή ονομάζεται νόμος του Hooke. F =-KZ Η σταθερά ελατηρίου αποδόσεις της δυσκαμψίας του προβόλου. Για ένα ορθογώνιο πρόβολο μήκους L, η σταθερά του ελατηρίου μπορεί να γραφτεί ως  όπου E είναι το μέτρο ελαστικότητας του Young και Ι είναι η ροπή αδράνειας. Μια χαρακτηριστική σταθερά ελατηρίου για άγχος ευαίσθητο cantilever είναι της τάξης του 1 mN / m έως 1 N / m. Οι ΑΠΕ στ συντονισμού συχνότητας για ένα απλό ορθογώνιο cantilever μπορεί να εκφραστεί ως  όπου ρ είναι η πυκνότητα της μάζας, η w και δηλώνει το ύψος και το πλάτος του προβόλου, αντίστοιχα. Η ροπή αδράνειας για ένα ορθογώνιο cantilever μπορεί να γραφτεί ως  Μια απλή έκφραση για τη συχνότητα συντονισμού μπορεί να γραφτεί ως συνάρτηση της τη σταθερά ελατηρίου, όπως  όπου μάζα, m = ρ.hlw Η σχέση δείχνει ότι η συχνότητα συντονισμού αυξάνεται ως συνάρτηση της αύξησης σταθερά ελατηρίου και της μείωσης των μάζας προβόλου. Η χρήση του microcantilevers έχει γίνει κατανοητή σε όλο τον κόσμο, αλλά η εμβιομηχανική [14] και ο υποκείμενος μηχανισμός της εκτροπής microcantilever δεν έχει ακόμη πλήρως διαπιστωθεί. Κάμψη Συμπεριφορά των δοκών πρόβολος Μια ομοιόμορφη πίεση επιφάνειας που ενεργεί σε μια ισοτροπική αυξήσεις υλικό (στην περίπτωση των τάση συμπίεσης) ή μειώνει (σε περίπτωση εφελκυσμό) την επιφάνεια, όπως φαίνεται στο σχήμα 4. Εάν αυτή η πίεση δεν αντισταθμίζεται από την αντίθετη πλευρά της ένα λεπτό πλάκας ή δοκού, η όλη κατασκευή θα λυγίσει. Ανάμεσα στους τομείς των πιέσεων και το άγχος σε εφελκυσμό, υπάρχει ένα ουδέτερο επίπεδο το οποίο δεν είναι παραμορφωμένο. Λόγω της κάμψης, μια δύναμη F δρα σε απόσταση x στην ουδέτερη αποτελέσματα αεροπλάνο σε μια ροπή κάμψης M = Fx Ως εκ τούτου, η ακτίνα καμπυλότητας r δίνεται από τον τύπο: 1 / R = d 2 z / dx 2 = M / ΕΙ όπου E είναι το προφανές μέτρο ελαστικότητας του Young και Ι είναι η ροπή αδρανείας δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση για ορθογώνιους δοκούς  Η μεταβολή του άγχους επιφάνεια σε μία πλευρά της δοκού θα προκαλέσει στατική κάμψη, και η ροπή κάμψης μπορεί να υπολογιστεί ως:  Δσ = σ 1 - σ 2 είναι το άγχος επιφάνεια διαφορικό με σ 1 και σ 2, όπως το άγχος επιφάνεια στο άνω και κάτω πλευρά του προβόλου, αντίστοιχα (πίνακας 5). Τοποθέτηση αυτές τις αξίες του Ι και Μ στην πρώτη εξίσωση αποδόσεων φόρμουλα Stoney [15]:   Σχήμα 4. Κάμψη της δοκού cantilever σε απάντηση θλίψη και τάσεις εφελκυσμού. (Α) πιέσεων επιφάνεια λόγω άπωση μεταξύ των βιομορίων οδηγεί στην προς τα κάτω / αρνητική εκτροπή της φωτεινής δέσμης προβόλου. (Β) στον εφελκυσμό επιφάνεια λόγω της έλξης μεταξύ των μορίων οδηγεί σε ανοδική / θετική απόκλιση της ακτίνας προβόλου.  Σχήμα 5. Πλευρική όψη ενός λεπτού προβόλου δοκού του t πάχος υπόκεινται σε τάση συμπίεσης. σ 1 είναι το άγχος στην επάνω επιφάνεια και σ 2 είναι το άγχος στην κάτω επιφάνεια του προβόλου. Οι στροφές δέσμη cantilever με σταθερή ακτίνα καμπυλότητας R. Λαμβάνοντας υπόψη τις οριακές συνθήκες του προβόλου (R »L), η παραπάνω εξίσωση μπορεί να λυθεί και το εκτόπισμα του προβόλους μπορεί να γραφτεί ως:  Αλλαγές στην πίεση επιφάνειας μπορεί να είναι το αποτέλεσμα της διαδικασίας προσρόφησης ή ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των φορτισμένων μορίων στην επιφάνεια καθώς και οι αλλαγές στην υδροφοβικότητας επιφάνεια και διαμορφωτικές αλλαγές του προσροφημένο μόρια. Εκτός από την επιφάνεια του στρες που προκαλείται από κάμψη, η αύξηση του όγκου των bimaterial προβόλους μπορεί να οδηγήσει σε μια στατική κάμψη. Μια cantilever bimaterial υποβάλλεται σε κάμψη λόγω της απορρόφησης του φυσικού αερίου, εάν οι συντελεστές αύξηση του όγκου των δύο υλικών είναι διαφορετικές. Αισθητήρες Microcantilever Biosensing εφαρμογές απαιτούν τη γρήγορη, εύκολη στη χρήση, φθηνό και άκρως ευαίσθητες μεθόδους για την ανίχνευση των αναλυτών σε συνδυασμό με τη δυνατότητα για υψηλής απόδοσης ελέγχου. Όλα αυτά τα σημεία μπορούν να εκπληρωθούν από micromachined cantilever αισθητήρες, οι οποίες είναι ως εκ τούτου ιδανικοί υποψήφιοι για biosensing εφαρμογές. Οι διάφορες εφαρμογές του microcantilever αισθητήρες βασισμένοι συνοψίζεται στο Σχήμα 6.  Σχήμα 6. Εφαρμογές microcantilever αισθητήρες βασισμένοι. Microcantilever αισθητήρες [16] είναι η απλούστερη MEMS συσκευές που προσφέρουν ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον για την ανάπτυξη νέων φυσικών, χημικών και βιολογικών αισθητήρων. Αυτοί είναι οι πιο πρόσφατες και πιο προηγμένα συστήματα ανίχνευσης ουσίας με το όριο ανίχνευσης πολύ χαμηλότερες από τις πιο προηγμένες τεχνικές που χρησιμοποιούνται σήμερα. Η προσροφημένη μάζα των αναλυτών προκαλεί την νανομηχανικών κάμψη της microcantilever. Η μεταβολή της μάζας στην επιφάνεια microcantilever λόγω του δεσμευτικού των μορίων αναλύτη είναι ευθέως ανάλογη προς την εκτροπή του microcantilever. Έτσι, τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά ανίχνευση των αναλυτών μπορεί να εκτελεστεί. Υλικά που χρησιμοποιούνται σε εμπορικές προβόλους Οι εμπορικές προβόλους συνήθως κατασκευασμένα από πυρίτιο, νιτρίδιο του πυριτίου, ή οξείδιο του πυριτίου και είναι διαθέσιμα σε μια ευρεία ποικιλία από διαφορετικά σχήματα, διαστάσεις, και τις ευαισθησίες δύναμη. Οι πρόσφατες εξελίξεις συνδυάζουν τις τελευταίες ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) και συμπληρωματικά ημιαγωγού μεταλλικού οξειδίου (CMOS), τεχνολογίες για την παραγωγή έξυπνων εξαιρετικά μικρά φουρούσια, με τη μορφή ενός πίνακα. Φουρούσια χρήση σε μη-Επικοινωνία Λειτουργίες Τα τελευταία χρόνια σημειώθηκε μια δεύτερη εξελικτικό βήμα για τη χρήση των προβόλους με τις οποίες δεν είναι πλέον έρχονται σε επαφή με μια επιφάνεια. Είναι τώρα χρησιμοποιούνται σε συστήματα αισθητήρων παρέχοντας ένα εντελώς νέο είδος μικροσκοπικών αισθητηρίου με βάση τις θεμελιώδεις αρχές της φυσικής, όπως το διμεταλλικό αποτέλεσμα, το άγχος επιφάνεια, ή το αρμονικό ταλαντωτή. Πλεονεκτήματα της Microcantilever αισθητήρες βασισμένοι Microcantilever αισθητήρες έχουν τεράστιο δυναμικό για την ανίχνευση των διαφόρων αναλυτών σε αέρια, κενό και το υγρό μέσο. Έχουν προκάλεσε αξιοσημείωτο ενδιαφέρον, λόγω της υψηλής εξειδίκευσης τους, υψηλή ευαισθησία, την απλότητα, το χαμηλό κόστος, χαμηλή απαίτηση ουσίας (σε μl), τα μη επικίνδυνα διαδικασία με λιγότερα βήματα, γρήγορη απόκριση και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Οι ουσίες σε επίπεδο ιχνών, σήμερα ανιχνεύονται με διάφορες τεχνικές όπως η υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC), χρωματογραφία λεπτής στιβάδας (TLC), η αεριοχρωματογραφία (GC), το φυσικό αέριο υγρή χρωματογραφία (GLC), κλπ. Ωστόσο, οι τεχνικές αυτές είναι πολύπλοκες, χρονοβόρες, δαπανηρή και απαιτεί ογκώδη όργανα. Επίσης προετοιμασία του δείγματος είναι μια παρατεταμένη πολύπλοκη διαδικασία και απαιτεί εξειδικευμένο προσωπικό. Αλλά η microcantilever αισθητήρες βασισμένοι μπορεί να ανιχνεύσει ίχνη των ουσιών σε μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb) και μέρη ανά τρισεκατομμύριο (ppt). Οι συστάσεις αυτές εκφράζουν την αναγνώριση βιομορίων σε νανομηχανικών κάμψη της microcantilever [17]. Διαμοριακές δυνάμεις που προκύπτουν από την προσρόφηση της ουσίας μόρια πάνω στην microcantilever προκαλέσει άγχος επιφάνεια, που απορρέει άμεσα σε νανομηχανικών κάμψη της microcantilever. Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης Microcantilevers Φυσικής και Χημείας Η cantilever αισθητήρες έχουν εκτεταμένες εφαρμογές στη φυσική και τη χημεία. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση ήχο ταχύτητες κύμα, πιέσεις ρευστό και τα ποσοστά ροής, και μπορεί να συντονίζεται με επιλεκτικά πάρει ακουστικών δονήσεων. Βιοτοξινών θα μπορούσαν να ανιχνευθούν με ευαισθησία σε ppt επίπεδο, με επικάλυψη μία πλευρά του προβόλου με μονοκλωνικά αντισώματα ειδικά για τη συγκεκριμένη biotoxin. Οι επιπτώσεις των μικρών ατμοσφαιρικής πίεσης, οι αλλαγές μπορεί να γίνει αισθητό στην απήχηση της δόνησης προβόλου. Επιπτώσεις της έκθεσης σε υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να αισθανθεί, επιλέγοντας την κατάλληλη πολυμερή επίστρωση. Έχει παρατηρηθεί ότι προβόλους νιτριδίων του πυριτίου επικαλυμμένα με χρυσό από τη μία πλευρά είναι αρκετά ευαίσθητη στις αλλαγές του pH. Με βάση αυτό, με βάση cantilever αισθητήρες μπορούν να γίνουν για την ανίχνευση της αλλαγής του pH. Έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση ατμών υδραργύρου, την υγρασία, το φυσικό αέριο, μείγματα αερίων, τολουόλιο και μολύβδου στο νερό. Τύποι αισθητήρες που βασίζονται στη μικρο και nanocantilevers Αισθητήρες υγρασίας Η υγρασία στο περιβάλλον μπορεί να μετρηθεί αν η μία πλευρά του microcantilever είναι καλυμμένα με ζελατίνη [18]. Ζελατίνη συνδέεται με το υδρατμών στην ατμόσφαιρα, προκαλώντας έτσι την κάμψη του προβόλου. Ερευνητές στο Oak Ridge National Laboratory (ORNL), ΗΠΑ έδειξε ότι προβόλους επικαλυμμένα με υγροσκοπικά υλικά, όπως το φωσφορικό οξύ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας αισθητήρας για την ανίχνευση υδρατμών με ανάλυση picogram μάζα [19]. Όταν οι ατμοί του νερού προσροφημένο στην βαμμένη επιφάνεια του προβόλου, υπάρχει αλλαγή στην συχνότητα συντονισμού του microcantilevers και εκτροπές cantilever. Ευαισθησία microcantilevers μπορεί να αυξηθεί με επίστρωση της με υλικά που έχουν υψηλή συγγένεια για την αναλυτέα ουσία. Αισθητήρες ζιζανιοκτόνο Microcantilevers έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση της συγκέντρωσης των ζιζανιοκτόνων στο υγρό περιβάλλον του Roberto Raiteri και οι συνεργάτες του [20]. Το ζιζανιοκτόνο 2,4-διχλωροφαινοξυοξεικό οξύ (2,4-D) ήταν καλυμμένος στην επάνω επιφάνεια του προβόλου. Το μονοκλωνικό αντίσωμα έναντι 2,4-D ήταν τότε υπό τον όρο να του προβόλου. Η συγκεκριμένη αλληλεπίδραση μεταξύ του μονοκλωνικού αντισώματος και του ζιζανιοκτόνου προκάλεσε την κάμψη του προβόλου. Πολλές έρευνες είναι σε εξέλιξη για την ανάπτυξη αντισωμάτων με επικάλυψη immunobiosensors cantilever για την ανίχνευση των οργανοχλωριούχων και οργανοφωσφορικά εντομοκτόνα και ζιζανιοκτόνα παρευρίσκονται κατά ng / l συγκέντρωση σε υδατικά μέσα μαζικής ενημέρωσης. Alvarez και οι συνεργάτες του απέδειξαν τη χρήση του microcantilevers για την ανίχνευση του φυτοφαρμάκου διχλωρο dipheny τριχλωροαιθάνιο (DDT) [21]. Μεταλλικά Αισθητήρες ιόντων Έχουν αισθητήρες Microcantilever έχουν εργαστεί για την ανίχνευση σε συγκέντρωση του 10 -9 M CRO 4 2 - σε ένα κελί ροής [22]. Σε αυτή τη συσκευή, μια αυτο-συναρμολογούνται στρώμα τριαιθυλεστέρας-12-mercaptododecyl βρωμιούχο αμμώνιο και στο χρυσό με λεπτό υμένιο επιφάνεια microcantilever χρησιμοποιήθηκε. Microcantilevers θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση χημικών ενός αριθμού αερίων αναλυτών. Ένας αισθητήρας Πολυστοιχειακές συσκευή σειρά απασχολούν microcantilevers μπορούν να γίνουν για την ανίχνευση διαφόρων ιόντων ταυτόχρονα. Αισθητήρες θερμοκρασίας / αισθητήρες θερμότητας Οι αλλαγές στη θερμοκρασία και τη θερμότητα λυγίσει μια cantilever αποτελούνται από υλικά με διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διαστολής από το διμεταλλικό αποτέλεσμα. Microcantilever βάση αισθητήρες μπορούν να μετρήσουν μεταβολές στη θερμοκρασία τόσο μικρό όσο 10 -5 K και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φωτογραφία θερμικών μετρήσεων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως microcalorimeters να μελετήσουν την εξέλιξη φωτιά στην καταλυτική χημικές αντιδράσεις και αλλαγές ενθαλπίας σε μεταβάσεις φάσης. Διμεταλλικό microcantilevers μπορεί να εκτελέσει φωτοθερμικών φασματοσκοπία [23], με ευαισθησία 150 FJ και ένα υπο-χιλιοστό του δευτερολέπτου ανάλυση χρόνου. Μπορούν να ανιχνεύουν τη θερμότητα αλλαγές με attojoule ευαισθησία. Αισθητήρες Ιξώδες Αλλαγές στο μέσο ιξωδοελαστικότητα μετατόπιση της συχνότητας συντονισμού cantilever. Μια πολύ παχύρρευστο υλικό που περιβάλλει το cantilever καθώς και μία πρόσθετη μάζα θα αποσβέσει τις ταλαντώσεις cantilever μείωση θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού του. Προβόλους μπορούν, συνεπώς, να δονείται από πιεζοηλεκτρικά ενεργοποιητές να συντονιστεί και να χρησιμοποιούνται ως μέτρα ιξώδους [24]. Αισθητήρες θερμιδομετρία Σε αυτούς τους αισθητήρες, μόνο οι αλλαγές της θερμοκρασίας πρέπει να μετρηθούν [25,26]. Οι περισσότερες από τις χημικές αντιδράσεις που σχετίζονται με μια αλλαγή στη θερμότητα. Έτσι, θερμιδομετρία διαθέτει τεράστιες δυνατότητες για να προσδιορίσει ένα ευρύ φάσμα ενώσεων. Τα ένζυμα, όπως της οξειδάσης της γλυκόζης μπορεί να ακινητοποιηθεί και επικάλυψη στην επιφάνεια του microcantilever, η οποία θα αντιδρούν ειδικά με γλυκόζη στο διάλυμα που παράγουν μια αναγνωρίσιμη Θερμιδομέτρηση σήμα. Λόγω της μικροσκοπικά θερμική μάζα και την ευαισθησία του προβόλου, αισθητήρες θερμιδομετρία απασχολούν προβόλους θα είναι η επόμενη γενιά των αισθητήρων για την ανίχνευση μεταβολών της θερμοκρασίας. Αισθητήρων που ανιχνεύουν μαγνητικά σφαιρίδια Baselt και οι συνεργάτες του [27] εξήγησε τη δυνατότητα χρησιμοποίησης microcantilevers ως μορφοτροπείς δύναμης για την ανίχνευση της παρουσίας του υποδοχέα με λεπτό υμένιο μαγνητικά σφαιρίδια. Είναι δυνατόν να ανιχνευθεί η παρουσία του και μόνο το μέγεθος μm μαγνητική χάντρα κολλήσει πάνω στην επιφάνεια functionalized cantilever με την εφαρμογή ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου και τη μέτρηση της παραμόρφωσης του microcantilever. Ένα εξαιρετικά ευαίσθητο αισθητήρα μπορεί να γίνει με την επισήμανση της ουσίας με μαγνητικά σφαιρίδια. Cantilever αισθητήρες Τηλεμετρίας Πρόβολος με βάση αισθητήρες τηλεμετρίας [28] θα αναπτυχθεί fieldable συσκευές να αναμεταδώσει σχετικών δεδομένων σε κεντρικούς σταθμούς συλλογής. Θα επιτρέψει τη χρήση των κινητών μονάδων φοράει ή φέρει το προσωπικό και θα αντικαταστήσει ενσύρματους αισθητήρες σε ορισμένες εφαρμογές. Ερευνητές στο ORNL είναι οικοδόμηση μιας microfabricated τσιπ με ενσωματωμένη ηλεκτρονική επεξεργασία και τηλεμετρίας. Είναι, επίσης, εργάζονται σε μια μέθοδο για την ανίχνευση διαφορετικών ειδών. Microsensors να Monitor αποθήκευσης πυραύλων και τις ανάγκες συντήρησης Έχουν μικρογραφία microcantilever βάση αισθητήρες με ασύρματη δυνατότητα απομακρυσμένης παρακολούθησης έχουν απασχοληθεί για να κατανοηθεί καλύτερα η κατάσταση των αποθεμάτων [29]. Αυτή η τεχνολογία θα αξιολογήσει τη διάρκεια της ζωής πυρομαχικά με βάση τις περιβαλλοντικές παραμέτρους, όπως υγρασία, θερμοκρασία, πίεση, σοκ και τη διάβρωση, καθώς και σειρά άλλων δεικτών της υποβάθμισης προωθητικό συμπεριλαμβανομένων των NOx. Ενιαία ανιχνευτές τσιπ με ηλεκτρονικά και τηλεμετρία θα μπορούσε να αναπτυχθεί με αρκετές εκατοντάδες προβόλους ως μια σειρά συγχρόνως να παρακολουθούν, να εντοπίζουν και να ποσοτικοποιήσει πολλές σημαντικές παραμέτρους. Διάβρωση αισθητήρες έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής σε μέτρια έως σοβαρή περιβάλλοντα. Τα συστήματα πρέπει να οικοδομήσουμε για τη συλλογή περιβαλλοντικών δεδομένων για την καλύτερη γνώση των περιβαλλοντικών συνθηκών. Υπάρχει ανάγκη να αναπτυχθούν υλικά όπως ζεόλιθοι [30] για χρήση ως ευαισθητοποιητικά επιστρώσεις για συγκεκριμένες ανίχνευσης. Οι ζεόλιθοι είναι σταθερό από θερμική άποψη αργιλιοπυριτικό δομές πλαίσιο που χρησιμοποιείται στο εμπόριο ως μοριακά κόσκινα, καταλύτες, Ιοντοανταλλάκτες και απορροφητές χημικά. Δείχνουν εξαιρετική επιλεκτικότητα και επιλεκτική θερμικές ιδιότητες εκρόφηση. Απομακρυσμένη υπέρυθρους αισθητήρες ανίχνευσης ακτινοβολίας Ένα τηλεχειριστήριο υπερύθρων (IR) αισθητήρων ανίχνευσης ακτινοβολίας έχει αναπτυχθεί από Oden και οι συνεργάτες του [31]. Ο αισθητήρας αποτελείται από μια piezoresistive cantilever επικαλυμμένα με ένα στρώμα απορροφά θερμότητα. Piezoresistive microcantilevers αντιπροσωπεύουν μια σημαντική εξέλιξη σε ψυχόμενο τεχνολογία ανίχνευσης υπερύθρων. Η cantilever υποβάλλεται σε κάμψη, λόγω της πίεσης διαφορά μεταξύ της επικάλυψης και του υποστρώματος. Η cantilever κάμψη προκαλεί μια αλλαγή στο piezoresistance, η οποία είναι ανάλογη με την ποσότητα της απορροφούμενης θερμότητας. Οι μεταβολές των θερμοκρασιών μπορούν να ανιχνευθούν από την επίστρωση του προβόλου με διαφορετικό υλικό, η οποία προκαλεί το διμεταλλικό επίδραση με αποτέλεσμα την κάμψη του προβόλου. Έτσι, Θερμιδομέτρηση ανίχνευση των χημικών αντιδράσεων μπορεί να γίνει. Χρυσό-μαύρο, θα χρησιμεύσει ως το IR υλικό απορροφά. Υψηλή θερμική διαστολή επιστρώσεις bimaterial όπως Al, Pb και Zn θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την αύξηση του θερμικά προκάλεσε κάμψη της microcantilever. Δύο διαστάσεων πίνακες cantilever μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση IR καθώς είναι απλή, εξαιρετικά ευαίσθητο και γρήγορη ανταπόκριση. Εκρηκτικά συσκευές ανίχνευσης Πιστεύεται ότι τα σκυλιά έχουν πήρε εκπληκτική μυρωδιά δύναμη, ο λόγος που χρησιμοποιείται ευρέως στην ανίχνευση εκρηκτικών υλών. Τα σκυλιά μπορούν να εντοπίσουν εκρηκτικά ρουφώντας εύκολα εξατμίζεται οργανικές χημικές ουσίες που περιέχονται σε συγκέντρωση τόσο χαμηλή όσο μέρη ανά δισεκατομμύριο. Πολλές ομάδες διεξάγουν ενεργό έρευνα με την πρόθεση να κάνει μια «μύτη-on-a-chip» συσκευή έχει την εξουσία μυρίζει ακριβώς όμοια με τη μύτη του σκύλου. Σε αυτή την «μύτη-on-a-chip» συσκευή [32,33], μια σειρά microcantilever θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην οποία κάθε cantilever θα επικαλυφθούν με διαφορετικούς τρόπους για να πάρει μια συγκεκριμένη οργανική ένωση. Μπορεί να ενσωματωθεί στην καθημερινή χρήση στοιχείο μας, όπως τα παπούτσια, το περπάτημα από ζαχαροκάλαμο, κ.λπ. πορτοφόλι για τον εντοπισμό των εκρηκτικών, χωρίς να αφήσει τους ενόχους γνωρίζουν σχετικά με τη λειτουργία αναζήτησης. Η συσκευή θα είναι ένα μεγάλο επίτευγμα από την άποψη της ασφάλειας και θα αποτρέψει μεγάλων ατυχημάτων. Ένα microcantilever επικαλυμμένα με πλατίνα ή ένα μέταλλο μετάβασης μπορεί να αντιδράσει με τρινιτροτολουόλιο (TNT) εάν είναι θερμαίνεται στους 570 ° C και διατηρείται στη θερμοκρασία αυτή για 0,1 δευτερόλεπτα. Η αντίδραση της TNT με την επίστρωση cantilever θα προκαλέσει μια μίνι έκρηξη. Thundat και η ομάδα του [34], αναπτύσσουν ένα σπιρτόκουτο μεγέθους συσκευή για τον εντοπισμό εκρηκτικών σε αποσκευές αεροδρόμιο και τις νάρκες ξηράς με βάση αυτήν την τεχνική. Εφαρμογές της Τηλεπισκόπησης Microcantilevers στον τομέα της διάγνωση της νόσου Ανίχνευση καρκίνου μικροτσίπ Arun Majumdar και οι συνεργάτες του [3] έχουν δείξει microcantilever βασίζεται ευαίσθητη δοκιμασία για τη διάγνωση του καρκίνου. Τα επικαλυμμένα από την επιφάνεια του microcantilever με αντισώματα ειδικά για το ειδικό προστατικό αντιγόνο (PSA), ένας δείκτης καρκίνου του προστάτη που βρέθηκαν στο αίμα των ασθενών με καρκίνο του προστάτη. Όταν η PSA με λεπτό υμένιο microcantilever αλληλεπίδρασε με το δείγμα αίματος του ασθενούς με καρκίνο του προστάτη, σύμπλεγμα αντιγόνου-αντισώματος διαμορφώθηκε και το cantilever κλίση λόγω της προσροφημένη μάζα των μορίων του αντιγόνου. Η νανομέτρων κάμψη του προβόλου εντοπίστηκε οπτικά από μια ακτίνα λέιζερ χαμηλής ισχύος με ακρίβεια υπο-nanometer χρησιμοποιώντας ανιχνευτή φωτογραφία. Αυτό microcantilever βάση ανάλυσης ήταν πιο ευαίσθητη από τις συμβατικές βιοχημικές τεχνικές για την ανίχνευση του PSA, καθώς μπορεί να ανιχνεύσει τα επίπεδα του αντιγόνου χαμηλότερα από τα κλινικά σχετική οριακή τιμή. Η τεχνική είναι τόσο καλή όσο και πιθανώς καλύτερα από ELISA. Επιπλέον, το κόστος ανά δοκιμή είναι μικρότερο, καθώς δεν υπάρχει ανάγκη να επισυνάψετε φθορισμού ετικέτες ή ραδιοσήμανση μορίων. Η ανίχνευση της PSA με βάση την ηχηρή μετατόπιση συχνότητας των πιεζοηλεκτρικών νανομηχανικών microcantilever είχε αποδειχθεί, επίσης, από τον Lee και οι συνεργάτες του [35]. Αισθητήρες ανίχνευσης μυοσφαιρίνης Raiteri και η ομάδα του [4] που απασχολούνται microcantilevers με αντι-μυοσφαιρίνης μονοκλωνικό αντίσωμα για την ανώτερη επιφάνεια από το sulfosuccinimidyl 6 - [3 - (2-pyridyldithio)-propionamido] εξανικ (sulfo-LC-SPDP) cross-linker. Όταν το ανθρώπινο ορό δόθηκαν, μυοσφαιρίνης συνδέεται με το αντι-μυοσφαιρίνης, με αποτέλεσμα την εκτροπή του microcantilever. 85 ng / ml της μυοσφαιρίνης ήταν εύκολο να εντοπιστεί, η οποία είναι η φυσιολογική συγκέντρωση στο υγιές ανθρώπινο ορό. Βιοαισθητήρες γλυκόζης Pei και οι συνεργάτες του [36] αναφέρει μια τεχνική για μικρομηχανική ανίχνευση βιολογικά σχετικές συγκεντρώσεις γλυκόζης από ακινητοποίηση της οξειδάσης της γλυκόζης στην επιφάνεια microcantilever. Το ένζυμο-functionalized microcantilever υποβάλλεται σε κάμψη λόγω της αλλαγής στην επιφάνεια το άγχος που προκαλείται από την αντίδραση της οξειδάσης της γλυκόζης ακινητοποιείται στην επιφάνεια cantilever με γλυκόζη σε διάλυμα. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε συνθήκες ροής και έχει αποδειχθεί ότι οι κοινές παρεμβάσεις για την ανίχνευση της γλυκόζης δεν είχε καμία επίδραση στη μέτρηση της γλυκόζης του αίματος. Βιοαισθητήρες για τη στεφανιαία νόσο Μια κλινική εφαρμογή βιοχημικών αισθητήρων παρουσιάστηκε [37], όπου η προσρόφηση των χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεϊνών (LDL) και η οξειδωμένη μορφή τους (oxLDL) στην ηπαρίνη διαφοροποιούνταν από τη μέτρηση του άγχους επιφάνεια που απασχολούν biosensing microcantilevers. Η ικανότητα να διακρίνει αυτά τα δύο είδη είναι ενδιαφέρον, διότι την υιοθέτησή τους από το πλάσμα ευνόησε κυρίως την οξειδωμένη μορφή, η οποία πιστεύεται ότι είναι υπεύθυνες για τη συγκέντρωση της χοληστερόλης στην αορτή σε χρόνο και σχετίζεται με το πρώτο στάδιο της στεφανιαίας νόσου. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται επίσης για την ανίχνευση διαμορφωτικές αλλαγές σε δύο πρωτεΐνες του πλάσματος, ανοσοσφαιρίνη G (IgG) και στη λευκωματίνη (BSA), που προκαλείται από την απορρόφηση τους σε σταθερή επιφάνεια σε ένα περιβάλλον απομόνωσης. Το φαινόμενο αυτό είναι ζωτικής σημασίας σε ιατρικές εφαρμογές που περιλαμβάνουν στερεές επιφάνειες, αλλά ήταν δύσκολο να μετρηθεί με συμβατικές τεχνικές προσρόφησης. Με βάση cantilever αισθητήρες για την ανίχνευση μίας πολυμορφισμοί νουκλεοτιδίου Ενιαία νουκλεοτιδίων πολυμορφισμών (SNPs), στα πλαίσια της γνωστής αλληλουχίες γονιδίων και το γονιδίωμα είναι το κύριο μέλημα της γονιδιωματικής έρευνας. Οι σημειακές μεταλλάξεις προκαλούν πολλές ασθένειες, όπως η μεσογειακή αναιμία, Tay Sachs, κ.λπ. νόσο του Alzheimer Ως εκ τούτου, οι προσπάθειες για τον εντοπισμό του ενιαίου νουκλεοτιδίου πολυμορφισμού θα βοηθήσει στην έγκαιρη διάγνωση αυτών των ασθενειών και θα βοηθήσει στη θεραπεία των ασθενών με τέτοιες διαταραχές. Ένα αποτελεσματικό και αξιόπιστο τρόπο για την ανίχνευση αυτών των διαφορών και μόνο ζεύγος βάσεων είναι με τη χρήση microcantilevers τα οποία είναι εξαιρετικά ευάλωτα σε ειδικές αλληλεπιδράσεις αναγνώριση βιομοριακή μεταξύ της ακολουθίας του DNA ανιχνευτή και την ακολουθία DNA στόχο. Μπορούν να ανιχνεύσει συγκέντρωση στον pico-να femtogram φάσμα. Οι Thiolated ανιχνευτές DNA ειδικά για την συγκεκριμένη ακολουθία DNA στόχο ακινητοποιημένο στο χρυσό με λεπτό υμένιο microcantilever. Υβριδισμός με την πλήρη δωρεάν ακολουθία DNA στόχο θα έχει ως αποτέλεσμα η καθαρή θετική εκτροπή του προβόλου. Καθαρή θετική απόκλιση είναι αποτέλεσμα της μείωσης του configurational εντροπία του dsDNA έναντι ssDNA, η οποία προκαλεί τη μείωση των συμπιεστικές δυνάμεις στο χρυσό πλευρά του προβόλου. Υβριδοποίηση του DNA ανιχνευτή με DNA στόχο που έχουν ένα ή δύο base-ζεύγος αποτελέσματα αναντιστοιχίες σε μια καθαρή αρνητική εκτροπή του προβόλου λόγω της αύξησης των αποκρουστικό δυνάμεις που ασκούνται στο χρυσό με λεπτό υμένιο επιφάνεια του microcantilever. Η απόκλιση είναι μεγαλύτερη για την DNA-στόχου με δύο αναντιστοιχίες βάση ζεύγος ό, τι για το DNA στόχο που έχουν ένα ζεύγος βάσεων αναντιστοιχία. Ο βαθμός της απώθησης αυξάνει τον αριθμό των αναντιστοιχιών ζεύγος βάσεων αύξηση [38]. McKendry [39] ύπαρξη πολλαπλών ετικέτα χωρίς biodetection και ποσοτική DNA-δεσμευτικές δοκιμές σε μια σειρά νανομηχανικών cantilever. Αυτές οι αναλύσεις DNA που βασίζεται εκτροπή microcantilever θα είναι ένα όφελος για τον τομέα της φαρμακογονιδιωματικής, τα οποία θα αναπτύξουν φάρμακα που κατασκευάζεται ειδικά για την επικέντρωση της SNPs. Οι δοκιμασίες αυτές έχουν ένα γρήγορο χρόνο απόκρισης μικρότερο από 30 λεπτά και είναι πολύ φθηνότερα από ό, τι τις άλλες τεχνικές που χρησιμοποιούνται σήμερα για την ανίχνευση της SNPs. Είναι μια απλή διαδικασία και το αποτέλεσμα, δηλαδή η εκτροπή cantilever είναι μια απλή + / - το σήμα. Οι τρέχουσες τεχνικές ανίχνευσης υβριδισμού όπως Southern blotting απαιτούν πολύ αυστηρές συνθήκες αντίδρασης, ενώ η microcantilever με βάση την τεχνική απαιτεί μόνο μια φυσιολογική buffer και σε θερμοκρασία δωματίου (25 ° C). Λεπτομέρειες σχετικά με τη μετατροπή της αναγνώρισης βιομοριακής σε νανομηχανική δίνεται στο [40]. Νότια υβριδοποίηση είναι πολύ κουραστική, δαπανηρή, επικίνδυνη και χρονοβόρα διαδικασία. Από την άλλη πλευρά, microcantilevers κρατήστε μια μεγάλη υπόσχεση για την ιατρική διάγνωση, επειδή δεν είναι μόνο η παρουσία αλλά η θέση του αναντιστοιχίες μπορεί να βρεθεί. Βιοτσίπ Οι πρόσφατες εξελίξεις στην βιοτσίπ [41,42] έχουν δείξει ότι οι αισθητήρες με βάση την κάμψη της microfabricated προβόλους έχει δυνατότητες πλεονεκτήματα σε σχέση με προηγούμενες μέθοδοι ανίχνευσης. Βιοτσίπ με μηχανικά συστήματα ανίχνευσης που χρησιμοποιούν microcantilever bimaterial (π.χ. Au-Si) δοκών ως αισθητήριων στοιχείων. Η πλευρά Au είναι συνήθως καλυμμένα με ένα συγκεκριμένο υποδοχέα. Μετά τη δέσμευση της προς προσδιορισμό ουσίας (π.χ. βιολογικά μόρια, όπως οι πρωτεΐνες και βιολογικοί παράγοντες) με τον υποδοχέα, η επιφάνεια του υποδοχέα είναι είτε τεντωμένο ούτε να απαλλαγεί. Αυτό προκαλεί την microcantilever για να εκτρέψουν και την παραμόρφωση βρέθηκε να είναι ανάλογη προς τη συγκέντρωση αναλύτη. Παραδείγματα δέστρες σε βιομοριακής (υποδοχέα / αναλύτη) εφαρμογές είναι: αντισώματος-αντιγόνου δέστρες ή υβριδισμού DNA από ένα ζευγάρι των κλώνων του DNA (υποδοχέα / αναλύτη) έχοντας συμπληρωματικές αλληλουχίες [42]. Βιοτσίπ έχοντας microcantilevers ως αισθητήρια στοιχεία δεν απαιτούν εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος, την επισήμανση, εξωτερικά ηλεκτρονικά ή φθορίζοντα μόρια ή μεταγωγής σήματος για τη λειτουργία τους. Αυτοί οι τύποι βιοτσίπ μπορούν να χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο ορισμένων ασθενειών όπως ο καρκίνος και η ανίχνευση συγκεκριμένων χημικών και βιολογικών παραγόντων χημικού πολέμου, όπως η τοξίνη botulinum, άνθρακα, και αφλατοξίνη. Ένας αισθητήρας χημική βασίζεται σε μια σειρά μικρομηχανική cantilever έχει αποδειχθεί από Battison και οι συνεργάτες του [37]. Nanocantilevers: μια σημαντική εξέλιξη στην Αισθητήρες Έχουν nanocantilevers, 90 nm πάχους και από νιτρίδιο του πυριτίου, έχουν χρησιμοποιηθεί από την ομάδα των ερευνητών με επικεφαλής τον Χάρολντ Craighead, Cornell Πανεπιστήμιο να ανιχνεύσει ένα μόνο κομμάτι των ζευγών του DNA 1578 βάσεων στο μήκος [43]. Ο όμιλος ισχυρίσθηκε ότι μπορούν να καθορίσουν με ακρίβεια ένα μόριο με μάζα περίπου 0,23 attograms (1 attogram = 10 -18 γραμμάρια) που απασχολούν αυτές τις nanocantilevers. Οι ερευνητές τοποθέτησαν νανοκλίμακα κουκκίδες χρυσού στα πέρατα της προβόλους, η οποία ενήργησε ως σύλληψη πρακτόρων για σουλφίδιο ελεγχόμενης διπλής έλικας του DNA. Αλλά κατ 'αρχήν, nanodots χρυσός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να συλλάβει τυχόν βιομορίων με περιεκτικότητα σε ελεύθερα ομάδα σουλφίδιο. Σάρωση ακτίνες λέιζερ χρησιμοποιήθηκαν για τη μέτρηση της συχνότητας δόνησης του προβόλους. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι νανοσυσκευές βάση nanocantilevers θα εξαλείψει την ανάγκη για ενίσχυση PCR για την ανίχνευση των καθορισμένων αλληλουχιών DNA, με αποτέλεσμα την απλοποίηση των μεθόδων που χρησιμοποιούνται για την οθόνη για συγκεκριμένες αλληλουχίες γονιδίων και μεταλλάξεις. Ομοίως, Ν. Nelson-Fitzpatrick et al. [44] το Πανεπιστήμιο του Αλμπέρτα , Καναδάς έχουν κάνει εξαιρετικά λεπτό ηχηρή nanocantilevers, της τάξης των 10 nm, σε αλουμίνιο-μολυβδαίνιο σύνθετα. Η ομάδα ισχυρίζεται ότι η ανάπτυξη των NEMS συσκευές που βασίζονται σε μεταλλικά υλικά που θα επιτρέπουν την ανάπτυξη νέων τομέων εφαρμογών για την άμεση ανίχνευση των διαφόρων χημικών ενώσεων έτσι καταργώντας την ανάγκη των ενδιάμεσων παραγώγων επιφάνεια. Ερευνητές στο Purdue Πανεπιστήμιο εμπλέκονται στη δημιουργία nanocantilevers. Απασχολούσαν μια σειρά από nanocantilevers, ποικίλης διάρκειας με πάχος περίπου 30 nm και functionalized τους με τα αντισώματα για ιούς [45]. Ήρθαν με πολύ ενδιαφέροντα αποτελέσματα που αφορούν την διαφορά στην πυκνότητα αντισωμάτων wrt το μήκος του nanocantilevers. Συμπεράσματα Microcantilevers έχουμε πιθανές εφαρμογές σε όλους τους τομείς της επιστήμης που κυμαίνονται από φυσικούς και χημικούς αισθητήρες σε βιολογικούς διάγνωση της νόσου. Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα που συνεπάγεται η απασχόληση microcantilevers ως αισθητήρες μηχανισμούς πάνω από τα συμβατικά αισθητήρες περιλαμβάνουν υψηλή ευαισθησία τους, το χαμηλό κόστος, χαμηλή απαίτηση ουσίας (σε μl), τα μη επικίνδυνα διαδικασία με λιγότερα βήματα (καταργώντας την ανάγκη για τις ετικέτες), γρήγορη απόκριση και χαμηλές απαιτήσεις ισχύος . Το πιο σημαντικό είναι το γεγονός ότι μια σειρά από microcantilevers μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάγνωση μεγάλου αριθμού των αναλυτών, όπως διάφορα βιοδείκτες ασθένειας ενός ενιαίου νόσου σε ένα μόνο πάει έχοντας έτσι τεράστιες δυνατότητες υψηλής ανάλυσης απόδοσης. Η τεχνολογία είναι το κλειδί για την επόμενη γενιά της υψηλής ευαισθησίας αισθητήρες. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας για nanocantilevers, αισθητήρες έχουν επιτύχει attogram ευαισθησία, η οποία μέχρι πρόσφατα ήταν μόνο ένα όνειρο για τους ερευνητές. Περαιτέρω αυξήσεις στην ευαισθησία θα επιτρέψει στους ερευνητές τη δυνατότητα να μετρήσει τον αριθμό των μορίων. |
1. Grayson, ACR, Shawgo, RS, Johnson, AM, Flynn, NT, Li, Y., Cima, MJ & Langer, R. (2004) Μια αναθεώρηση BioMEMS: τεχνολογία MEMS για φυσιολογικά ολοκληρωμένες συσκευές. Proc. IEEE, 92 (1), 6-21. 2. Πολλά, DL, Erdman, Ε., Robbins, WP, Markus, DT, Diaz, JD, Rinz, R., Nam , Γ. & Μπρίκνερ, HT (2000) Microdevices στην Ιατρική. Ann. Αναθ. Biomed. Eng. , 2, 551-76. 3. Wu, GH, DATAR, RH, Hansen, KM, Thundat, T., Καλύβι , RJ & Majumdar, A. (2001) Βιοδοκιμή του ειδικού προστατικού αντιγόνου (PSA) χρησιμοποιώντας microcantilever. Nat. Βιοτεχνολογίας., 19, 856-60. 4. Arntz, Γ., Seelig, JD, Lang, HP, Zhang, J., Hunziker, Π., Ramseyer, JP, Meyer, E., Hegner, Μ. & Gerber, Κ. (2003) Label χωρίς δοκιμή πρωτεΐνη που βασίζονται σε μια σειρά νανομηχανικών cantilever. Νανοτεχνολογία, 14, 86-90. 5. Subramanian, Α., Oden, PI, ρείθρων, SJ, Jacobson, KB, Warmack, RJ, Thundat, T., Doktycz, MJ (2002) biosensing γλυκόζης χρησιμοποιώντας ένα ένζυμο με λεπτό υμένιο microcantilever. Appl. Phys. Lett., 81, 385-87. 6. Thaysen, J., Boisen, Α., Hansen, O. & Bouwstra, S. (2000) Ατομικής καθετήρα μικροσκόπιο δύναμης με piezoresistive ανάγνωση και πολύ συμμετρική διάταξη γέφυρας Wheatstone. Sens. Ενεργοποιητές Α, 83, 47-53. 7. Yang, M., Zhang, Χ., Vafai, Κ. & Ozkan, CS (2003) Υψηλή ευαισθησία piezoresistive σχεδιασμό cantilever και βελτιστοποίηση για τις δεσμευτικές ουσίας-υποδοχέα. J. Micromech. Microeng., 13, 864-72. 8. Meyer, Γ. & Amer , NM (1988) νέα οπτική προσέγγιση για την μικροσκοπία ατομικής δύναμης. Appl. Phys. Lett., 53 (12), 1045-1047. 9. Blanc, Ν., Brugger, J., Rooij, NFD & Durig, U. (1996) σάρωση Force Microscopy, στην δυναμική λειτουργία Χρησιμοποιώντας Μικροδιατάξεις αισθητήρες πυκνωτή. J Vac. Sci. Τεχνολογίας. Β, 14 (2), 901-05. 10. Erlandsson, R., McClelland, GM, Mate, CM & Chiang, S. (1988) μικροσκοπία ατομικής δύναμης με χρήση οπτικής συμβολομετρίας. J. Vac. Sci. Τεχνολογίας. Α, 6 (2), 266-70. 11. Rugar, Δ., Mamin, HJ & Guethner, Π. (1989) Βελτιωμένη οπτικών ινών συμβολομέτρων για μικροσκοπία ατομικής δύναμης. Appl. Phys. Lett., 55 (25), 2588-90. 12. Μάναλης, SR, Minne , SC , Atalar, Α. & μαυριτανική ιθαγένεια για υψηλό, CF (1996) μεσοδακτύλιες προβόλους για μικροσκοπία ατομικής δύναμης. Appl. Phys. Lett., 69, 3944-46. 13. Kim, BH, Mader, O., Βαϊμάρη , U., Brock, R. & Kern, DP (2003) Ανίχνευση της αλληλεπίδρασης με χρήση αντισωμάτων πεπτιδίων microcantilevers ως αισθητήρες πίεσης επιφάνεια. J. Vac. Sci. Τεχνολογίας. Β, 21 (4), 1472-1475. 14. Lavrik, NV, Πίνω εν μέτρω και συχνά , CA , Sepaniak, MJ & Datskos, PG (2001) Χρυσό νανο-δομών για την μεταγωγή των αλληλεπιδράσεων βιομορίων σε κινήσεις κλίμακα μικρομέτρου. Biomed. Microdevices, 3 (1), 35-44. 15. Stoney, ΦΕΚ (1909) Η ένταση των μεταλλικών ταινιών που κατατίθενται από ηλεκτρόλυση. Proc. Roy. Soc. Λονδίνο Μια Mater., 82, 172-75. 16. Thundat, T., Oden, PI & Warmack, RJ (1997) αισθητήρες Microcantilevers. Micro. Thermophys. Eng. , 1, 185-99. 17. Wu, Γ., Ji, H., Hansen, Κ., Thundat, T., DATAR, R., Cote, R., Hagan, MF, Chakraborty, AK & Majumdar, A. (2001) Προέλευση των νανομηχανικών κίνηση προβόλου παράγεται από αλληλεπιδράσεις βιομοριακής. Proc. Νάσιοναλ. Ακ. Sci.USA, 98, 1560-1564. 18. http://monet.physik.unibas.ch/nose/ 19. http://www.ornl.gov/info/ornlreview/rev29-12/text/instru.htm 20. Raiteri, R., Nelles, Γ., Butt, HJ, Knoll, W. & Skladal, Π. (1999) Τηλεπισκόπηση βιολογικών ουσιών με βάση την κάμψη της microfabricated φουρούσια. Sens. Β Ενεργοποιητές, 61, 213-17. 21. Alvarez, Μ., Calle, Α., Tamayo, J., Lechuga, LM, Abad, Α. & Α. Montoya (2003) Ανάπτυξη νανομηχανικών βιοαισθητήρες για την ανίχνευση του φυτοφαρμάκου DDT. Biosens. Bioelectron. 18 (5-6), 649-53. 22. Ji, HF, Thundat, T., Dabestani, R., Brown, η GM, Britt, PF & Bonnesen, PV (2001) Υπερευαίσθητα ανίχνευση CrO42-χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα microcantilever. Anal. Chem., 73, 1572-1576. 23. Barnes, JR, Stephenson, RJ, Welland , ME , Gerber, Κ. & Gimzewski, JK (1994) Φωτοθερμικών φασματοσκοπία με femtojoule ευαισθησία χρησιμοποιώντας μικρομηχανική συσκευή. Nature, 372, 79-81. 24. Oden, PI, Chen, GY, Steele, RA, Warmack, RJ & Thundat, T. (1996) Παχύρρευστο μετρήσεις σύρετε χρησιμοποιώντας microfabricated φουρούσια. Appl. Phys. Lett., 68, 3814-16. 25. Berger, R., Gerber, Κ., Gimzewski, JK, Meyer, Ε. & Guntherodt, HJ (1996) Θερμική ανάλυση χρησιμοποιώντας μικρομηχανική θερμιδόμετρο. Appl. Phys. Lett., 69, 40-42. 26. Arakawa, ET, Lavrik, NV, Rajiv, Σ. & Datskos, PG (2003) Ανίχνευση και τη διαφοροποίηση των βιολογικών ειδών που χρησιμοποιούν microcalorimetric φασματοσκοπία. Ultramicroscopy, 97 (1-4), 459-65. 27. Cherian, Σ. & Thundat, T. (2002) Προσδιορισμός της απορρόφησης που προκαλείται μεταβολή στην σταθερά ελατηρίου του microcantilever. Appl. Phys. Lett. 80 (12), 2219-21. 28. Britton, CL, Warmack, RJ, Smith, SF, Wintenberg, AL, Thundat, T., Brown, η GM, Bryan, WL, Depriest, JC, Ericson, MN, Emery, MS, Moore, MR, Turner, GW, Clonts, LG, Jones, RL, Threatt, TD, Hu, Ζ. & RochelleMarch, JM (1999) με μπαταρίες, ασύρματοι αισθητήρες MEMS για υψηλής ευαισθησίας ανίχνευση χημικών και βιολογικών. Παρουσιάστηκε στο Συμπόσιο 1999, σχετικά με Advanced Research σε VLSI, Ατλάντα , GA , 359-68. 29. http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/658232-PJwJRU/webviewable/658232.pdf 30. Scandella, Λ., Binder, Γ., Mezzacasa, T., Gobrecht, J., Koegler, JH, Jansen, JC, Berger, R., Lang, HP, Gerber, Κ. & Gimzewski, JK (1998) ζεόλιθοι: υλικά για νανοσυσκευές. Micropor. Mesopor. Mater., 21, 403-09. 31. Oden, PI, Thundat, T., Wachter, EA, Warmack, RJ, Datskos, PG & Hunter, SR (1996) Απομακρυσμένη υπέρυθρη ανίχνευση ακτινοβολίας χρησιμοποιώντας piezoresistive microcantilevers. Appl. Phys. Lett., 69, 2986-88. 32. Yinon, J. (2003) Ανίχνευση των εκρηκτικών με ηλεκτρονικούς αισθητήρες. Anal. Chem., 75, 99Α-105A. 33. Baller, MK, Lang, HP, Fritz, J., Gerber, Κ., Gimzewski, JK, Drechsler, U., Rothuizen, H., Despont, Μ., Vettiger, Π., Battison, FM, Ramseyer, JP, Fornaro, Π., Meyer, Ε. & Guntherodt, HJ (2000) Μια cantilever σειρά που βασίζεται τεχνητή μύτη. Ultramicroscopy, 82, 1-9. 34. http://bio.lsd.ornl.gov/highlights/2000feb2.htmlx 35. Lee, JH, Hwang, KS, Πάρκο, J., Yoon, KH, Yoon, DS & Kim, TS (2005) Immunoassay του ειδικού προστατικού αντιγόνου (PSA) με τη χρήση συντονισμένων μετατόπιση συχνότητας των πιεζοηλεκτρικών νανομηχανικών microcantilever. Biosens. Bioelectron., 20, 2157-62 36. Chen, GY, Thundat, T., Wachter, ΕΑ & Warmack, RJ (1995) απορρόφηση που προκαλείται από στρες επιφάνεια και τις επιπτώσεις της στην συχνότητα συντονισμού του microcantilevers. J. Appl. Phys., 77, 3618-22. 37. Battison, FM, Ramseyer J.-P., Lang, HP, Baller, MK, Gerber, Κ., Gimzewski, JK, Meyer, Ε. & Guntherodt, H.-J. (2001) Ένας αισθητήρας χημική βασίζεται σε μια σειρά microfabricated cantilever με ταυτόχρονη συντονισμού συχνότητας και την κάμψη ανάγνωσης. Sens. Β Ενεργοποιητές, 77, 122-31. 38. Hansen, KM, Ji, HF, Wu, Γ., DATAR, R., Cote, R., Majumdar, Α. & Thundat T. (2001) πρόβολος με βάση το οπτικό δοκιμασία εκτροπής για τις διακρίσεις της αναντιστοιχίες DNA ενός νουκλεοτιδίου. Anal. Chem., 73, 1567-1571. 39. McKendry, R., Zhang, J., Arntz, Γ., Strunz, T., Hegner, Μ., Lang, HP, Baller, MK, certa, Β., Meyer, E., Guntherodt, HJ & Gerber, C . (2002) Πολλαπλές ετικέτα χωρίς biodetection και ποσοτική DNA-δεσμευτικές δοκιμές σε μια σειρά νανομηχανικών cantilever. Proc. Νάσιοναλ. Ακ. Sci.USA, 99 (15), 9783-88. 40. Fritz, J., Baller, MK, Lang, HP, Rothuizen, H., Meyer, E., Vettiger, Π., Gunterodt, HJ, Gerber, Κ. & Gimzewski, JK (2000) Μετάφραση αναγνώριση βιομοριακής σε νανομηχανική. Science, 288, 316-18. 41. Fodor, SPA, Rava, RP, Huang, XC, Pease, AC, Holmes, CP & Adams , CL (1993) Πολυπλεκτικά βιοχημικές αναλύσεις με βιολογικά τσιπ. Nature, 364, 555-56. 42. Rowe, CA, Προσφορών, LM, Feldstein, MJ, Χρυσή, JP, Scruggs, SB, MacCraith, BD, οι ΟΑΠΙ, JJ & Ligler, FS (1999) βιοαισθητήρα Array για ταυτόχρονη αναγνώριση από βακτήρια, ιούς, και πρωτεΐνη αναλυτών. Anal. Chem., 71 (17), 3846-52. 43. Llic, Β., Yang, Y., Aubin, Κ., Reichenbach, R., Krylov, Σ., Craighead, HG (2005) Καταμέτρηση των μορίων του DNA δεσμεύεται σε μια νανομηχανικών ταλαντωτή. Nanoletters, 5 (5), σσ. 925-929. 44. http://www.nsti.org/Nanotech2006/showabstract.html?absno=488 45. Gupta, AK, Nair, PR, Ακίν, Δ., Ladisch, MR, Broyles, Σ., Alam, MA, Μπασίρ, R. (2006) Ανώμαλη απήχηση σε νανομηχανικών βιοαισθητήρα. Proc. Νάσιοναλ. Ακ. Sci.USA, 103 (36), 13362-13367. |