La Technologie Neuve de Nanoelectronics A Pu Remonter Microplate Conventionnel

Published on September 21, 2010 at 2:17 AM

Le microplate multi-jailli, longtemps un outil normal dans des laboratoires de recherche biomédicale et de diagnostic, a pu devenir une chose de grâce antérieure à la technologie biosensing électronique neuve développée par une équipe des ingénieurs de la microélectronique et des savants en biomédecine à l'Institut de Technologie de la Géorgie.

Essentiellement des alignements d'éprouvettes minuscules, microplates ont été utilisés pendant des décennies pour tester simultanément les échantillons multiples pour leurs réactions aux produits chimiques, aux organismes vivants ou aux anticorps. La Fluorescence ou les changements de couleur dans les étiquettes associées avec des composés des plaques peut signaler la présence des protéines particulières ou des séquences du gène.

Le microplate électronique neuf est affiché devant la technologie qu'il vise à remonter, le microplate conventionnel.

Les chercheurs espèrent remplacer ces microplates par la technologie moderne de la microélectronique, y compris des alignements jetables contenant des milliers de senseurs électroniques connectés aux circuits puissants de traitement du signal. S'ils sont réussis, cette plate-forme biosensing électronique neuve pourrait aider à réaliser le rêve du médicament personnalisé en effectuant le diagnostic en temps réel possible de la maladie - potentiellement dans le bureau d'un médecin - et en aidant des approches thérapeutiques personnalisées choisies.

« Cette technologie pourrait aider à faciliter une ère neuve de médicament personnalisé, » a dit John McDonald, scientifique en chef de recherches à l'Institut de Cancer Ovarien à Atlanta et un professeur dans l'École de Tech de la Géorgie de la Biologie. « Un dispositif comme ceci pourrait rapidement trouver dans les personnes les mutations géniques qui sont indicatives du cancer et alors déterminer ce qui serait la demande de règlement optimale. Il y a beaucoup d'applications possibles pour ceci qui ne peut pas être fait avec la technologie analytique et diagnostique actuelle. »

Le Principe au système biosensing neuf est la capacité de trouver électroniquement les repères qui différencient entre les cellules en bonne santé et malades. Ces repères pourraient être des différences en protéines, des mutations dans l'ADN ou même des niveaux particuliers des ions qui existent à différents montants en cellules cancéreuses. Les Chercheurs trouvent des différences de plus en plus comme ceux-ci qui pourraient être exploités pour produire les techniques électroniques rapides et peu coûteuses de dépistage qui ne se fondent pas sur les étiquettes conventionnelles.

« Nous avons remonté plusieurs pièces nouvelles de technologie de nanoelectronics pour produire une méthode pour faire des choses d'une voie très différente que ce que nous avions fait, » avons dit Muhannad Bakir, un professeur agrégé à l'École du Tech de la Géorgie d'Élém. Élect. et Ingénierie Informatique. « Ce Qui nous produisons est une plate-forme se sentir polyvalente neuve qui tire profit du meilleur de l'intégration de système électronique de nanoelectronics et de tridimensionnel pour moderniser et ajouter des applications neuves à la vieille application de microplate. C'est un assemblage de l'électronique et de biologie moléculaire. »

Les alignements en trois dimensions de senseur sont fabriqués utilisant le petit prix conventionnel, technologie hiérarchisée de la microélectronique. Bien Que des systèmes existants de préparation des échantillons et de charge puissent devoir être modifiés, les alignements neufs de biocapteur devraient être compatibles avec les flux des tâches existants dans des laboratoires de recherches et de diagnostic.

« Nous voulons rendre ces dispositifs simples pour fabriquer en tirant profit de toutes les avances effectuées dans la microélectronique, tandis qu'en même temps facilité d'utilisation pas de manière significative changeante pour le directeur de stage ou le chercheur, » a dit Ramasamy Ravindran, une aide à la recherche licenciée au Centre de Recherche de la Nanotechnologie du Tech de la Géorgie et l'École d'Élém. Élect. et de l'Ingénierie Informatique.

Un avantage clé de la plate-forme est que se sentir sera fait utilisant les composants bons marchés et jetables, alors que le traitement des données sera fait par les circuits intégrés conventionnels réutilisables connectés temporairement à l'alignement. Les connecteurs mécaniquement conformes source source de densité Ultra-haute et les « vias de par l'entremise-silicium » avancés établiront les rapports électriques tout en permettant à des techniciens de remonter les alignements de biocapteur sans endommager les circuits fondamentaux.

La Séparation des parties se sentantes et de traitements permet à la fabrication d'être optimisée pour chaque type d'appareil, notes Hyung Suk Yang, une aide à la recherche licenciée travaillant également au Centre de Recherche de Nanotechnologie. Sans séparation, les types de matériaux et les procédés qui peuvent être employés pour fabriquer les senseurs sont sévèrement limités.

La sensibilité des senseurs électroniques minuscules peut souvent être plus grande que des systèmes actuels, permettant potentiellement aux maladies d'être plus précoce trouvé. Puisque les puits témoin seront sensiblement plus petits que ceux des microplates actuels - permettant un plus petit facteur de forme - ils pourraient permettre à plus de test d'être faits avec un volume donné témoin.

La technologie a pu également faciliter l'utilisation de ligand-basé sentant cela identifie des séquences génétiques particulières en ADN ou ARN messager. « Ceci nous donnerait très rapidement un signe des protéines qui sont exprimées par ce patient, qui nous donne la connaissance de la condition de la maladie aux remarque-de-soins, » Ken Scarberry, un boursier post-doctoral expliqué dans le laboratoire de McDonald.

Jusqu'ici, les chercheurs ont expliqué un système biosensing avec des senseurs de nanowire de silicium dans un dispositif de 16 puits établi sur un un-centimètre par la puce d'un-centimètre. Les nanowires, juste les 50 par 70 nanomètres, différenciés entre les cellules cancéreuses ovariennes et les cellules épithéliales ovariennes en bonne santé à un grand choix de densités de cellules.

La technologie des sondes de nanowire de Silicium peut être employée pour trouver simultanément un grand nombre de différents cellules et biomatériaux sans étiquettes. Au Delà de cette technologie versatile, la plate-forme biosensing pourrait faciliter une large gamme d'autres senseurs - comprenant les technologies qui peuvent ne pas exister encore. Éventuel, les centaines de milliers de différents senseurs ont pu être incluses sur chaque puce, assez pour trouver rapidement des repères pour une large gamme de maladies.

« Notre idée de plate-forme est réellement senseur agnostique, » a dit Ravindran. « Il pourrait être utilisé avec beaucoup de différents senseurs que les gens développent. Il nous donnerait une opportunité de rassembler beaucoup de différents genres de senseurs dans une puce unique. »

Les mutations Génétiques peuvent mener à un grand nombre de différents déclarer de la maladie qui peuvent affecter la réaction d'un patient à la maladie ou au médicament, mais le courant étiqueté sentir des méthodes sont limités dans leur capacité de trouver un grand nombre de différents repères simultanément.

Traçant des polymorphismes uniques de nucléotide (SNPs), des variations qui représentent approximativement 90 pour cent de variation génétique humaine, pourraient être employées pour déterminer la propension d'un patient pour une maladie, ou leur probabilité de tirer bénéfice d'une intervention particulière. La technologie biosensing neuve a pu permettre à des travailleurs sociaux de produire et analyser des plans de SNP aux remarque-de-soins.

Bien Que beaucoup de défis techniques demeurent, la capacité d'examiner pour des milliers de repères de la maladie en temps réel a les savants en biomédecine comme McDonald a excité.

« Avec assez de senseurs dedans là, vous pourriez théoriquement mettre toutes les combinaisons possibles sur l'alignement, » il a dit. « Ceci n'a pas été considéré possible jusqu'ici parce que rendre un alignement assez grand pour les trouver toutes avec la technologie actuelle n'est probablement pas faisable. Mais avec la technologie de la microélectronique, vous pouvez facilement inclure toutes les combinaisons possibles, et ce change des choses. »

Source : http://www.gatech.edu/

Last Update: 12. January 2012 03:07

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