नई Nanoelectronics प्रौद्योगिकी परम्परागत Microplate बदलें सका

Published on September 21, 2010 at 2:17 AM

बहु welled microplate, जैव चिकित्सा अनुसंधान और नैदानिक ​​प्रयोगशालाओं में लंबे समय से एक मानक उपकरण, नए इलेक्ट्रॉनिक biosensing माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरों और जॉर्जिया प्रौद्योगिकी संस्थान में बायोमेडिकल वैज्ञानिकों की एक टीम द्वारा विकसित प्रौद्योगिकी के लिए पिछले धन्यवाद की बात बन सकता है.

अनिवार्य रूप से छोटे टेस्ट ट्यूब के arrays, microplates दशकों के लिए इस्तेमाल किया गया है एक साथ रसायन, रहने वाले जीवों या एंटीबॉडी के लिए अपनी प्रतिक्रिया के लिए कई नमूने का परीक्षण. प्लेटों पर यौगिकों के साथ जुड़े लेबल में प्रतिदीप्ति या रंग परिवर्तन विशेष प्रोटीन या जीन दृश्यों की उपस्थिति का संकेत कर सकते हैं.

नए इलेक्ट्रॉनिक microplate प्रौद्योगिकी के सामने यह जगह, पारंपरिक microplate करना में दिखाया गया है.

शोधकर्ताओं ने आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक डिस्पोजेबल इलेक्ट्रॉनिक शक्तिशाली सिग्नल प्रोसेसिंग circuitry से जुड़े सेंसर के हजारों युक्त सरणियों सहित प्रौद्योगिकी, के साथ इन microplates की जगह की उम्मीद है. यदि वे सफल रहे हैं, इस नए इलेक्ट्रॉनिक biosensing मंच वास्तविक समय संभव रोग निदान करके व्यक्तिगत दवा के सपने का एहसास मदद कर सकता है - एक चिकित्सक के कार्यालय में संभावित और मदद करके individualized चिकित्सकीय दृष्टिकोण का चयन.

"इस तकनीक की मदद कर सकता है व्यक्तिगत दवा के एक नए युग की सुविधा" जॉन मैकडॉनल्ड्स, अटलांटा में डिम्बग्रंथि के कैंसर संस्थान में मुख्य वैज्ञानिक अनुसंधान और जीवविज्ञान के जॉर्जिया टेक स्कूल में एक प्रोफेसर ने कहा. "इस तरह एक डिवाइस जल्दी व्यक्तियों जीन म्यूटेशनों कि कैंसर का संकेत कर रहे हैं और फिर निर्धारित इष्टतम उपचार क्या होगा में पता लगा सकता है. वहाँ इस के लिए संभावित अनुप्रयोगों है कि वर्तमान विश्लेषणात्मक और निदान तकनीक के साथ नहीं किया जा सकता एक बहुत कुछ कर रहे हैं."

नए biosensing प्रणाली के लिए मौलिक इलेक्ट्रॉनिक मार्करों है कि स्वस्थ और रोगग्रस्त कोशिकाओं के बीच अंतर का पता लगाने की क्षमता है. इन मार्करों प्रोटीन, डीएनए में परिवर्तन या आयनों कि कैंसर की कोशिकाओं में अलग अलग मात्रा में में मौजूद की भी विशिष्ट स्तर में मतभेद हो सकता है. शोधकर्ताओं ने इन की तरह अधिक से अधिक अंतर है कि तेजी से और सस्ती इलेक्ट्रॉनिक पता लगाने की तकनीक है कि पारंपरिक लेबल पर भरोसा नहीं है बनाने के लिए शोषण किया जा सकता है पा रहे हैं.

"हम एक साथ nanoelectronics प्रौद्योगिकी के कई उपन्यास टुकड़े डाल दिया है हम क्या कर किया गया है की तुलना में एक बहुत ही अलग तरीके में बातें करने के लिए एक विधि बनाने के मुहन्नद बकीर, इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के जॉर्जिया टेक स्कूल में एक एसोसिएट प्रोफेसर ने कहा. "क्या हम पैदा कर रहे हैं एक नया सामान्य प्रयोजन संवेदन मंच है कि nanoelectronics और तीन आयामी इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली के आधुनिकीकरण और पुराने microplate आवेदन करने के लिए नए अनुप्रयोगों को जोड़ने के एकीकरण का सबसे अच्छा का लाभ लेता है यह इलेक्ट्रॉनिक्स और आण्विक जीव विज्ञान के एक शादी है.. "

तीन आयामी सेंसर arrays पारंपरिक कम लागत, ऊपर से नीचे माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी का उपयोग कर निर्मित कर रहे हैं. हालांकि मौजूदा नमूना तैयार करने और लोडिंग सिस्टम को संशोधित किया जा सकता है, नए biosensor arrays अनुसंधान और नैदानिक ​​प्रयोगशालाओं में मौजूदा काम के प्रवाह के साथ संगत होना चाहिए.

"हम इन उपकरणों को सभी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में प्रगति का लाभ ले रही है, जबकि एक ही समय में clinician या शोधकर्ता के लिए प्रयोज्य काफी बदल नहीं के द्वारा निर्माण सरल बनाना चाहते हैं" रामास्वामी रवींद्रन, जॉर्जिया टेक नैनो रिसर्च में एक स्नातक अनुसंधान सहायक ने कहा केंद्र और इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के स्कूल.

मंच का एक महत्वपूर्ण लाभ यह है कि संवेदन कम लागत, प्रयोज्य घटकों का उपयोग किया जाएगा, जबकि सूचना संसाधन पुन: प्रयोज्य पारंपरिक एकीकृत सरणी के लिए अस्थायी रूप से जुड़े सर्किट के द्वारा किया जाएगा. यंत्रवत् अनुरूप connectors और उन्नत "के माध्यम से सिलिकॉन विअस" वसंत तरह अल्ट्रा उच्च घनत्व बिजली के कनेक्शन बनाने जबकि तकनीशियनों अंतर्निहित circuitry को नुकसान पहुँचाए बिना biosensor सरणियों की जगह के लिए अनुमति होगी.

Hyung सुक यांग, एक स्नातक अनुसंधान भी नैनो रिसर्च सेंटर में काम कर रहे सहायक, संवेदन और भाग प्रसंस्करण अलग निर्माण डिवाइस के प्रत्येक प्रकार के लिए अनुकूलित करने की अनुमति देता है नोटों. जुदाई के बिना, सामग्री और प्रक्रियाओं है कि सेंसर बनाना के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है के प्रकार के लिए गंभीर रूप से सीमित हैं.

छोटे इलेक्ट्रॉनिक सेंसर की संवेदनशीलता अक्सर वर्तमान प्रणालियों से अधिक हो सकता है, संभावित रोगों पहले पता लगाया जा करने की अनुमति. क्योंकि नमूना कुओं वर्तमान microplates के उन लोगों की तुलना में काफी छोटा हो जाएगा - एक छोटे फार्म कारक की अनुमति - वे किसी दिए गए नमूना मात्रा के साथ अधिक परीक्षण किया जा करने की अनुमति सकता है.

तकनीक भी ligand आधारित संवेदन कि डीएनए या दूत शाही सेना में विशिष्ट आनुवंशिक दृश्यों को पहचानता है के उपयोग की सुविधा सकता है. ", यह बहुत जल्दी हमें प्रोटीन का एक संकेत है कि कि रोगी, जो हमें रोग राज्य के बिंदु की देखभाल पर ज्ञान देता है के द्वारा किया जा रहा है व्यक्त कर रहे हैं देना होगा" केन Scarberry, मैकडॉनल्ड्स प्रयोगशाला में एक postdoctoral साथी की व्याख्या की.

अब तक, शोधकर्ताओं ने एक 16 अच्छी तरह से एक सेंटीमीटर पर एक सेंटीमीटर चिप द्वारा बनाया डिवाइस में सिलिकॉन nanowire सेंसर के साथ एक प्रणाली biosensing का प्रदर्शन किया है. nanowires, सिर्फ 70 नैनोमीटर द्वारा 50, डिम्बग्रंथि के कैंसर की कोशिकाओं और सेल घनत्व की एक किस्म पर स्वस्थ डिम्बग्रंथि उपकला कोशिकाओं के बीच भेदभाव है.

सिलिकॉन nanowire सेंसर तकनीक के लिए एक साथ अलग लेबल के बिना कोशिकाओं और biomaterials के बड़ी संख्या का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. प्रौद्योगिकियों कि अभी तक मौजूद नहीं हो सकता सहित - कि बहुमुखी प्रौद्योगिकी के अलावा, मंच biosensing अन्य सेंसरों की एक व्यापक रेंज को समायोजित सकता है. अंत में, प्रत्येक चिप पर विभिन्न सेंसरों के हजारों की सैकड़ों शामिल किया जा सकता है, पर्याप्त तेजी से रोगों की एक व्यापक श्रृंखला के लिए मार्कर का पता लगाने के लिए.

"हमारे विचार मंच वास्तव में सेंसर नास्तिक है" रवींद्रन ने कहा. "यह अलग सेंसर है कि लोगों को विकसित कर रहे हैं की एक बहुत कुछ के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है और यह हमें एक साथ एक एकल चिप में सेंसर के विभिन्न प्रकार के एक बहुत लाने के लिए एक अवसर देना होगा."

जेनेटिक म्यूटेशन विभिन्न रोग राज्यों है कि एक मरीज की बीमारी या दवा के लिए प्रतिक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं की एक बड़ी संख्या के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, लेकिन वर्तमान लेबल संवेदन तरीकों उनके लिए विभिन्न मार्करों के साथ - साथ बड़ी संख्या पता लगाने की क्षमता में सीमित हैं.

मानचित्रण एकल nucleotide बहुरूपताओं (SNPs) के रूपांतरों कि मानव आनुवंशिक परिवर्तन के लगभग 90 प्रतिशत के लिए खाते, एक रोग के लिए एक मरीज की प्रवृत्ति है, या एक विशेष हस्तक्षेप से benefitting की उनकी संभावना को निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता. नए biosensing प्रौद्योगिकी caregivers के उत्पादन और बिंदु का ध्यान SNP नक्शे का विश्लेषण करने के लिए सक्षम हो सकता है.

हालांकि कई तकनीकी चुनौतियां भी हैं, वास्तविक समय में इस रोग मार्करों के हजारों के लिए स्क्रीन करने की क्षमता मैकडॉनल्ड्स जैसे जैव चिकित्सा वैज्ञानिकों उत्साहित है.

"वहाँ पर्याप्त सेंसर के साथ, आप सैद्धांतिक रूप से सरणी पर सभी संभव संयोजनों डाल सकता है," उन्होंने कहा. "अब तक यह संभव नहीं माना गया है क्योंकि एक सरणी काफी बड़े के लिए वर्तमान प्रौद्योगिकी के साथ उन सभी को पता लगाने शायद लेकिन माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी के साथ, आप आसानी से सभी संभव संयोजनों में शामिल कर सकते हैं और परिवर्तन चीजें हैं जो नहीं संभव है."

स्रोत: http://www.gatech.edu/

Last Update: 5. October 2011 14:10

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