Ny nanoelektronik teknologi kan erstatte konventionelle Mikropladekrav

Published on September 21, 2010 at 2:17 AM

Den multi-vældede mikrotiterplade, lang standard værktøj i biomedicinsk forskning og diagnostiske laboratorier, kunne blive en saga blot takket være nye elektroniske biosensorer teknologi udviklet af et team af mikroelektronik ingeniører og biomedicinske forskere ved Georgia Institute of Technology.

Grundlæggende arrays af bittesmå reagensglas, har mikroplader været brugt i årtier for samtidig at teste flere prøver for deres svar til kemikalier, levende organismer eller antistoffer. Fluorescens eller farveændringer i etiketter forbundet med forbindelser på pladerne kan signalere tilstedeværelsen af ​​bestemte proteiner eller gensekvenser.

Den nye elektroniske mikrotiterplade er vist foran den teknologi den sigter mod at erstatte den konventionelle mikrotiterplade.

Forskerne håber at erstatte disse mikroplader med moderne mikroelektronik teknologi, herunder engangsartikler arrays indeholdende tusindvis af elektroniske sensorer tilsluttet magtfulde signalbehandling kredsløb. Hvis de er en succes, kan dette nye elektroniske biosensorer platform hjælpe med at realisere drømmen om skræddersyet medicin ved at muliggøre real-time sygdomsdiagnose - potentielt en læges kontor - og ved at hjælpe vælg individualiserede behandlingsformer.

"Denne teknologi vil kunne fremme en ny æra af skræddersyet medicin," siger John McDonald, chef forsker ved æggestokkene Cancer Institute i Atlanta og en professor i Georgia Tech School of Biology. "En enhed som denne kan hurtigt opdage hos personer de genmutationer, der er tegn på kræft, og derefter afgøre, hvad der ville være den optimale behandling. Der er en masse potentielle anvendelsesmuligheder for denne, der ikke kan ske med den nuværende analytiske og diagnostiske teknologi."

Grundlæggende for det nye biosensorer system er muligheden for elektronisk at registrere markører, skelne mellem raske og syge celler. Disse markører kan være forskelle i proteiner, mutationer i DNA eller endda en bestemt grad af ioner, der findes på forskellige beløb i kræftceller. Forskerne er at finde flere og flere forskelle som disse, der kan udnyttes til at skabe hurtig og billig elektronisk sporing teknikker, som ikke er afhængige af konventionelle etiketter.

"Vi har sammensat en række nye stykker nanoelektronik teknologi til at skabe en metode til at gøre tingene på en meget anderledes måde end hvad vi har gjort," sagde Muhannad Bakir, en lektor i Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering. "Hvad vi skaber, er en ny generel-purpose sensing platform, der drager fordel af de bedste af nanoelektronik og tre-dimensionelle elektronisk system integration for at modernisere og tilføje nye applikationer til den gamle mikrotiterplade ansøgningen. Dette er et ægteskab af elektronik og molekylær biologi. "

De tre-dimensionelle sensor arrays er fremstillet ved hjælp af konventionelle lave omkostninger, top-down mikroelektronik-teknologien. Selvom eksisterende prøveforberedelse og pålæsning systemer kan være ændret, bør den nye biosensor arrays være forenelig med eksisterende arbejdsgange inden for forskning og diagnostiske laboratorier.

"Vi ønsker at gøre disse enheder enkle at fremstille ved at drage fordel af alle de fremskridt inden for mikroelektronik, mens på samme tid ikke nævneværdigt ændre brugbarhed for klinikeren eller forsker," siger Ramasamy Ravindran, en ph.d.-forskning assistent i Georgia Techs Nanoteknologi Forskning Center og School of Electrical and Computer Engineering.

En væsentlig fordel ved platformen er, at sensorer vil ske ved hjælp af low-cost, engangs-komponenter, mens informationsbehandling vil ske ved genbrugelige konventionelle integrerede kredsløb forbindes midlertidigt til array. Ultra-high density forår-lignende mekanisk kompatibel stik og avancerede "gennem-silicium vias" vil gøre den elektriske forbindelser, samtidig med at teknikere til at udskifte biosensor arrays uden at beskadige den underliggende kredsløb.

Adskillelse af sensing og behandling portioner giver fabrikation, der skal optimeres for hver type enhed, noter Hyung Suk Yang, en kandidat forskning assistent arbejder også i nanoteknologi Research Center. Uden den adskillelse, er de typer af materialer og processer, der kan bruges til at fremstille sensorerne stærkt begrænset.

Følsomheden af ​​de små elektroniske sensorer kan ofte være større end de nuværende systemer, som potentielt giver sygdomme, der skal opdages tidligere. Fordi prøven boringerne vil blive væsentlig mindre end for de nuværende mikroplader - giver mulighed for en mindre form faktor - de kunne tillade flere tests, der skal gøres med en given prøve volumen.

Last Update: 26. October 2011 00:23

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