Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

Lipid-Coated Nanocircuits Kan leda till utveckling av nya klasser av Bio-Sensing Verktyg

Published on August 27, 2009 at 8:26 PM

En hybrid av kisel nanocircuits och biologiska komponenter som härmar några av de processer som styr passage av molekyler in och ut ur celler har skapats av en grupp forskare från UC Davis, Lawrence Livermore National Laboratory och UC Berkeley.

Den lipid-coated nanocircuits kan leda till utveckling av nya klasser av bio-avkänning verktyg och biologiska tillämpningar, såsom omfattande blod-kemi tester som ryms på spetsen av en nål eller screening verktyg för utveckling av nya läkemedel.

"Detta är ett exempel på ett äktenskap mellan integrerad krets teknik och bioteknik", säger Pieter Stroeve, professor i kemiteknik och materialvetenskap vid UC Davis och en av tre ledande forskare i projektet. "Tekniken för både kan massproduceras, så i teorin kan deras integration också massa produceras."

Ett papper som beskriver forskningen publicerades 10 augusti i början av nätupplagan av Proceedings of National Academy of Sciences och publicerades i tidskriften 18 augusti fråga.

Även moderna kommunikationsenheter lita på elektriska fält och strömmar att bära informationsflödet, biologiska system är mycket mer komplex. Deras användning av membran receptorer, kanaler och pumpar för att kontrollera kemiska signaler inom och mellan celler är oöverträffad av de mest kraftfulla datorer. Eftersom dessa komplexa verksamhet har potential för att förbättra tekniska system har forskare försökt utveckla tekniker för att blanda systemen tillsammans.

Ytterligare en fördel med en sådan fusion är dess potential för miniatyrisering. "Om du vill gå till nanonivå av krets-teknik, en del av de komponenter måste vara så små att de antingen är väldigt svårt att producera, eller de kan misslyckas," Stroeve sagt. "Å andra sidan har många biologiska komponenter har en tendens att själv montera. Och det är vad vi byggt upp vårt arbete. "

Att skapa sina hybridsystem, Stroeve och leda vetenskapsman Aleksandr Noy, en kemist vid Lawrence Livermore National Laboratory, och Costas Grigoropoulos, professor i maskinteknik vid UC Berkeley, vände sig till membran membranet: den tunna filmer som omger cellerna, i egenskap av gatekeepers för molekyler som passerar in och ut ur cellen.

Med hjälp av en teknik som de tidigare utvecklat, laget nedsänkt nanonivå transistorer av kisel tråd till en suspension av lipid molekyler i vatten. Dra till sig negativt laddade nanowire ytor, lipider samlade på dem och bildar ett dubbelt lager som tjänade till att isolera ledningarna "elektriska egenskaper samt skydda dem från det omgivande vattnet.

Teamet smält proteiner från bakterier som kallas Gramicidin A och Alemethicin i lipid bilayers. I levande celler dessa proteiner fungerar som kanaler för molekyler passerar membranet.

Genom att skapa en spänning skillnad över membranet, fann forskarna att de kunde öppna och stänga proteinet kanaler. "Detta är ungefär samma sak som händer i en cell," Stroeve förklaras. "Nu när vi kan öppna och stänga dessa kanaler kan vi i praktiken reglera vår systemets förmåga att känna av kemikalier i sin miljö."

Studiens två huvudförfattarna - Julio Martinez och Nipun Misra - var doktorander när de gjorde arbetet. Martinez arbetat med Stroeve på UC Davis och Misra var elev på UC Berkeley. Andra bidragsgivare till studien var SHIE-Chieh Huang, vid UCLA och Yinmin Wang, vid Lawrence Livermore National Laboratory. Martinez, Misra och Huang hade också Student Anställd Graduate forskartjänster Fellowship vid det nationella laboratoriet när de gjorde arbetet.

Last Update: 25. October 2011 15:39

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit