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

חדש Nanoelectronics טכנולוגיה יכול להחליף microplate קונבנציונלי

Published on September 21, 2010 at 2:17 AM

Microplate רב גאו, רב כלי סטנדרטי מחקר ביו מעבדות אבחון, יכולה להפוך לנחלת העבר הודות לטכנולוגיה חדשה biosensing אלקטרוניים שפותחה על ידי צוות של מהנדסים ומדענים המיקרואלקטרוניקה ביו במכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה.

בעיקרו של מערכים של מבחנות זעירות, microplates שימשו במשך עשרות שנים כדי לבחון בו זמנית מספר רב של דוגמאות לתגובות שלהם לחומרים כימיים, אורגניזמים חיים או נוגדנים. שינויים או צבע פלואורסצנטי בתוויות הקשורים תרכובות על הלוחות יכול לאותת נוכחות של חלבונים מסוימים או רצפי גנים.

Microplate אלקטרונית חדשה מוצג בחזית הטכנולוגיה היא שואפת להחליף את microplate קונבנציונאלי.

החוקרים מקווים להחליף את אלה microplates עם טכנולוגיית המיקרואלקטרוניקה המודרנית, כולל מערכים חד פעמי המכיל אלפי חיישנים אלקטרוניים המחוברים מעגלי עיבוד אות חזק. אם הם מצליחים, זו פלטפורמה חדשה biosensing אלקטרוניים יכול לעזור להגשים את החלום של רפואה אישית על ידי ביצוע אבחנה אפשרית בזמן אמת מחלה - פוטנציאל במשרדו של רופא - על ידי עוזר לבחור גישות טיפוליות אישית.

"טכנולוגיה זו יכולה לעזור להקל על עידן חדש של רפואה אישית", אמר ג'ון מקדונלד, מדען מחקר בכיר בחברת לסרטן השחלות המכון באטלנטה פרופסור בבית הספר ג'ורג'יה טק לביולוגיה. "מכשיר כזה יכול לזהות במהירות אצל אנשים מוטציות גנטיות המעידים על סרטן ולאחר מכן לקבוע מה יהיה הטיפול האופטימלי. ישנם הרבה יישומים אפשריים לכך כי לא ניתן לעשות עם הטכנולוגיה אנליטיים האבחון הנוכחי".

היסוד למערכת biosensing חדשים היא היכולת לזהות סמנים אלקטרונית כי להבדיל בין תאים בריאים וחולים. סמנים אלה יכולים להיות הבדלים חלבונים, מוטציות ב-DNA או רמות ספציפיות גם של יונים כי קיים כמויות שונות של תאים סרטניים. חוקרים למצוא הבדלים יותר ויותר כמו אלו כי ניתן לנצל כדי ליצור מהיר וזול טכניקות זיהוי אלקטרוניים שאין לסמוך על תוויות קונבנציונאלי.

"אנחנו צריכים להרכיב חתיכות הרומן מספר nanoelectronics הטכנולוגיה כדי ליצור שיטה לעשות דברים בצורה שונה מאוד ממה שאנחנו עושים", אמר מוהנד באקיר, פרופסור בבית הספר ג'ורג'יה טק של להנדסת חשמל ומחשבים. "מה שאנחנו יוצרים הוא הפלטפורמה החדשה למטרות כלליות חישה שמנצלת את מיטב nanoelectronics ו תלת ממדי אינטגרציה של מערכות אלקטרוניות לחדש ולהוסיף יישומים חדשים ליישום microplate הישן. זהו נישואין האלקטרוניקה הביולוגיה המולקולרית. "

תלת ממדי מערכים חיישן מיוצרים באמצעות קונבנציונלית בעלות נמוכה, מלמעלה למטה טכנולוגיה המיקרואלקטרוניקה. למרות הכנת המדגם קיימות מערכות טעינה עשויה להיות שונה, מערכי biosensor החדש צריך להיות תואם עם תזרימי עבודה קיימים מחקר ומעבדות אבחון.

"אנחנו רוצים להפוך את המכשירים האלה פשוט לייצור על ידי ניצול של כל ההתקדמות המיקרואלקטרוניקה, ואילו באותו זמן לא משמעותי שינוי שימושיות עבור המטפל או חוקר", אמר Ramasamy Ravindran, עוזר מחקר לתואר שני בחקר הננוטכנולוגיה ג'ורג'יה טק המרכז ובית הספר להנדסת חשמל ומדעי המחשב.

יתרון המפתח של פלטפורמת חישה היא כי ייעשה באמצעות עלות נמוכה, רכיבים חד פעמיים, בעת עיבוד מידע ייעשה על ידי שימוש חוזר מעגלים משולבים קונבנציונליים המחוברים זמנית למערך. צפיפות גבוהה במיוחד באביב כמו מחברים תואמי מכנית מתקדמת "באמצעות סיליקון vias" יהפוך את חיבורי החשמל, ובמקביל לאפשר לטכנאים להחליף את מערכי biosensor מבלי לפגוע המעגלים הבסיסית.

הפרדת חישה ועיבוד חלקים מאפשר ייצור להיות מותאם לכל סוג של מכשיר, מציין Hyung סוק יאנג, עוזר מחקר לתואר שני גם עובדים במרכז המחקר בננוטכנולוגיה. ללא הפרדה, סוגי חומרים ותהליכים שניתן להשתמש בהם כדי להמציא את החיישנים מוגבלות חמורה.

הרגישות של חיישנים אלקטרוניים זעירים לעתים קרובות יכול להיות יותר מאשר המערכות הקיימות, פוטנציאל המאפשר מחלות להיות מזוהה קודם לכן. מכיוון בארות מדגם יהיה משמעותי יותר מאשר אלה של microplates הנוכחי - המאפשר גורם צורה קטן יותר - הם יכולים להרשות בדיקות עוד מה לעשות עם נפח דגימה נתון.

הטכנולוגיה יכולה גם להקל על השימוש ליגנד מבוססי חישה שמזהה רצפים גנטיים ספציפיים ב-DNA או RNA שליח. "זה היה מהר מאוד לתת לנו אינדיקציה של חלבונים, כי הם לידי ביטוי על ידי המטופל, אשר נותן לנו ידע של המדינה על הטיפול במחלה נקודה של", מסביר קן סקארברי, בחור דוקטורט במעבדה של מקדונלד 'ס.

עד כה, החוקרים הדגימו מערכת biosensing עם חיישנים nanowire סיליקון במכשיר 16-באר בנוי על סנטימטר אחד על ידי שבב אחד סנטימטר. Nanowires, רק 50 על ידי 70 ננומטר, הבדיל בין תאים סרטניים בשחלות ותאי אפיתל השחלה בריא במגוון צפיפויות של התא.

טכנולוגיית הסיליקון nanowire החיישן יכול לשמש בעת ובעונה אחת לזהות מספר גדול של תאים שונים biomaterials ללא תוויות. מעבר טכנולוגיה צדדי, הפלטפורמה biosensing יכול להכיל מגוון רחב של חיישנים אחרים - כולל טכנולוגיות שאולי לא קיים. בסופו של דבר, מאות אלפי חיישנים שונים יכולים להיכלל על שבב אחד, מספיק כדי לזהות במהירות סמנים עבור מגוון רחב של מחלות.

"הרעיון שלנו הוא אגנוסטי פלטפורמת חיישן באמת", אמר Ravindran. "זה יכול להיות בשימוש עם המון חיישנים שונים שאנשים מפתחים. זה ייתן לנו הזדמנות להפגיש הרבה סוגים שונים של חיישנים שבב יחיד."

מוטציה גנטית יכולה להוביל למספר רב של מדינות מחלה שונים אשר יכולים להשפיע על תגובת החולה למחלה או תרופה, אבל כיום שיטות חישה שכותרתו מוגבלים ביכולתם לזהות מספר רב של סמנים שונים בו זמנית.

מיפוי פולימורפיזמים נוקלאוטיד בודד (SNPs), וריאציות מהוות כ 90 של המגוון הגנטי האנושי, יכול לשמש כדי לקבוע את נטייתו של החולה למחלה, או הסבירות של הנאה מהתערבות מסוימת. הטכנולוגיה החדשה עשויה לאפשר biosensing המטפלים כדי לייצר ולנתח מפות SNP על טיפול של נקודה.

למרות אתגרים טכניים רבים להישאר, היכולת המסך במשך אלפי סמני המחלה בזמן אמת יש מדענים ביו כמו מקדונלד נרגש.

"עם חיישנים מספיק שם, אתה יכול תיאורטית לשים את כל הצירופים האפשריים על המערך", אמר. "זה לא נחשב אפשרי עד כה בגלל ביצוע מערך גדול מספיק כדי לזהות את כולם עם הטכנולוגיה הנוכחית היא כנראה לא ריאלי. אבל עם הטכנולוגיה המיקרואלקטרוניקה, אתה יכול בקלות לכלול את כל השילובים האפשריים, וכי הדברים שינויים".

מקור: http://www.gatech.edu/

Last Update: 4. October 2011 04:23

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