Affidabile e Low Cost Detection System Medica e Ambientale di DNA e batteri, basato su sensori capacitivi elettrici

dal Dott. Luis Moreno-Hagelsieb

Semplice, basso costo e dispositivi a basso consumo sono necessari in applicazioni mediche. Nel laboratorio del Dr. Luis Moreno-Hagelsieb è, ossido di alluminio condensatori interdigitati sono stati sviluppati e testati con successo sul test del DNA ibridazione come pure sui batteri, tutti mostrano risultati comparabili allo stato dell'arte esistente utilizzando le procedure standard biologici protocolli che aprono nuove opportunità per le applicazioni mediche e ambientali.

La nostra tecnologia dimostra ad alte prestazioni dei circuiti integrati CMOS, una facile integrazione di dispositivi speciali, sensori e MEMS; funzionamento in condizioni difficili (microinterruzioni, ad alta temperatura, collegamento remoto RF, ecc); consumo energetico molto basso, e ampie applicazioni nella ricerca biomedica e settori ambientali. L'integrazione in una semplice piccola da usare misura e di controllo è stato anche dimostrato con successo. Inoltre, i nostri dispositivi di fornire ottime prestazioni rispetto allo stato dell'arte.

Nel nostro laboratorio e ad alte prestazioni sensori di DNA sono stati sviluppati, cioè interdigitati sensori condensatori che utilizzano tecnologie di microlavorazione, che può essere utilizzato nel monitoraggio della salute, rilevazioni biologiche e ambientali.

Figura 1. Tecnologia CMOS interdigitati Struttura condensatore Design.

Per il rilevamento biologico, interdigitati trasduttori capacitivi sono state costruite su chip CMOS utilizzando elettrodi Al protetta da una sottile (50-100 nm) altamente affidabili strato di allumina anodizzato. Eccellenti prestazioni è stata dimostrata per la rilevazione del DNA ibridazione (fino a concentrazioni di PM 30 di destinazione) e applicato il fattore di trascrizione TP53 mostrando una discriminazione successo della wild-type forma di codone 175 (175WT) rispetto forma mutata (175GA).

Figura 2. Condensatore ID sulle confezioni DIL inseriti nel Capacità di misura e apparecchiature di monitoraggio.

Come è noto, la contaminazione batterica è una comune causa di malattie diverse. Staphylococcus aureus è l'agente eziologico di una vasta gamma di infezioni negli esseri umani tra cui le malattie della pelle e dei tessuti molli e continua ad essere un agente di primo piano delle infezioni nosocomiali. Mostriamo qui che quando rivestiti con un appropriato anti-Staphylococcus aureus anticorpi monoclonali (MoAb), questo dispositivo permette anche di rilevare specificatamente questo batterio. Il legame dei batteri ai microsensori indurre una capacità significativa e spostamento conduttanza che è proporzionale alla quantità di batteri immobilizzati, consentendo in tal modo possibile una analisi quantitativa.

Figura 3. Conduttanza globale e capacità cambiamenti per il condensatore ID per il rilevamento dei batteri con MoAb solo, con campioni di controllo e di S. aureus con concentrazioni di 1x10 9, 8 2x10, 4x10 7 CFU / ml, rispettivamente

Figura 4. TP53 DNA discriminazione prova ibridazione utilizzando il nostro sistema interdigitati condensatori.

A completare il nostro sistema, un datalogger in grado di misurare e monitorare i cambiamenti di capacità è stato sviluppato con l'aiuto dei nostri partner a JDT per consentire una lettura veloce e in tempo reale del nostro dispositivo, quindi, la variazione può essere registrato prima e dopo il test biologici o addirittura durante l'intero processo.

Infine, la nostra tecnologia permette ai dispositivi MOS e sensori multipli per essere integrato sul chip stesso (come dimostrato con il nostro sistema di monitoraggio di respirazione con la temperatura e l'umidità di rilevamento in parallelo), che apre le porte a molte nuove applicazioni emergenti con maggiori prestazioni anche in ambienti difficili (temperatura tra -20 e 300 ° C, elevata umidità, ...) a costi inferiori, minore consumo energetico e maggiore integrazione in un sistema wireless.

Il nostro progetto è ora nella fase della creazione di uno Spin-Off, che si baserà su questo dispositivo così come più MEMS e sensori SOI e circuiti. Questa applicazione è promettente tenendo conto della grande quantità di test viene fatto, più di 9.000 milioni effettuata nel 2007 in Europa (300 milioni in Belgio). La produzione iniziale prevista è stimata in 100.000 sensori.

Collaborazione necessaria: l'industria e l'organizzazione di ricerca, partner per la produzione di sensori (compreso l'imballaggio), fabricator kit per integrare i nostri dispositivi per la misurazione rapida elettrico, distributori soprattutto per i nostri sensori UV, l'industria con le esigenze in formato elettronico miniaturizzato a basso consumo, wireless o ad alta sensori di temperatura per il controllo dei processi, monitoraggio, acquisizione dati e investitori per lo start-up della società.

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