Новая наноэлектроника технология может заменить обычные микропланшетов

Published on September 21, 2010 at 2:17 AM

Мульти-навернулись микропланшетов, долго стандартным инструментом в области биомедицинских исследований и диагностических лабораторий, может стать делом прошлого, благодаря новой электронной технологии биодатчиков разработанные командой инженеров микроэлектроники и биомедицинских ученые из Технологического института Джорджии.

По существу массивов крошечных пробирки, планшеты были использованы на десятилетия одновременно протестировать несколько образцов для их ответов на химические вещества, живые организмы или антител. Флуоресцентный или изменений цвета в метках связанные с соединениями на пластины может сигнализировать наличие частности белков или генных последовательностей.

Новый электронный планшет показан перед технологии она направлена ​​на замену обычных планшет.

Исследователи надеются заменить эти планшеты с современными технологиями микроэлектроники, в том числе одноразовой массивов, содержащих тысячи электронных датчиков, подключенных к мощной схемой обработки сигнала. Если они успешно, эта новая электронная платформа биодатчиков может помочь воплотить в жизнь мечту персонализированной медицины, делая возможным в режиме реального времени диагноз болезни - потенциально в кабинете врача, - и, помогая выбрать индивидуальные терапевтические подходы.

"Эта технология может способствовать новая эра персонифицированной медицины", сказал Джон Макдональд, главный научный сотрудник Института рака яичников в Атланте и профессор в Школе Технология Грузии биологии. "Устройства, как это могло бы быстро обнаруживать у людей генные мутации, которые свидетельствуют о раке, а затем определить, что было бы оптимальное лечение. Есть много потенциальных применений для этого, что не может быть сделано с действующим аналитические и диагностические технологии".

Основой новой системы биодатчиков является способность электронного обнаружения маркеров, что различия между здоровыми и больными клетками. Эти маркеры могут быть различия в белках, мутации в ДНК или даже конкретных уровней ионов, которые существуют в разных количествах в раковых клетках. Исследователи находят все больше и больше различий, такие, которые могли бы быть использованы для создания быстрых и недорогих электронных методы обнаружения, которые не полагаются на обычные этикетки.

"Мы собрали несколько частей романа наноэлектроники технологий для создания метода ведения дел в совсем иначе, чем то, что мы делали", сказал Муханнад Бакир, адъюнкт-профессор в Школе Технология Грузии о электротехники и вычислительной техники. "То, что мы создаем новый общего назначения зондирования платформа, которая использует преимущества лучших наноэлектроники и трехмерных электронных системной интеграции модернизировать и добавлять новые приложения в старое приложение микропланшетов. Это сочетание электроники и молекулярной биологии. "

Трехмерных массивов датчиков изготавливаются с использованием обычных недорогих, сверху вниз микроэлектроники технологии. Хотя существующие пробоподготовки и загрузки системы, возможно, придется быть изменен, новый биосенсор массивов должны быть совместимы с существующими потоками работ в исследовательских и диагностических лабораторий.

"Мы хотим, чтобы эти устройства проста в изготовлении за счет использования всех достижений в области микроэлектроники, и в то же время существенно не меняется удобство для врача или исследователя," сказал Ramasamy Ravindran, выпускник научный сотрудник в области нанотехнологий исследований Грузии Tech, Центр и школа электротехники и вычислительной техники.

Ключевым преимуществом платформы является то, что зондирование будет осуществляться с помощью недорогих одноразовых компонентов, в то время как обработка информации будет осуществляться путем многоразового обычных интегральных схем связано временно массива. Ультра-высокая плотность весеннему механически совместимые разъемы и продвинутых "через кремний отверстий" сделает электрических соединений, позволяя техников, чтобы заменить биосенсор массивов, не повреждая основной схемы.

Разделение зондирования и обработки части позволяет изготовление быть оптимизированы для каждого типа устройств, отмечает Хен Сук Янг, выпускник научный сотрудник также работает в исследовательском центре нанотехнологий. Без разделения, типов материалов и процессов, которые могут быть использованы для изготовления датчиков сильно ограничены.

Чувствительность крошечных электронных датчиков часто может быть больше, чем существующие системы, потенциально позволяя болезней быть обнаружены ранее. Поскольку образец скважин будет существенно меньше, чем у текущей микропланшетов - позволяет меньшем форм-факторе - они могут разрешать дополнительное тестирование должно быть сделано с данного образца объема.

Технология может также способствовать использование лиганда основе чувствуя, что признает специфических генетических последовательностей в ДНК или РНК. "Это будет очень быстро дать нам указание белков, которые выразили тем, что пациент, который дает нам знания о болезни состояние в точке-санитарной помощи", объяснил Кен Scarberry, докторской сотрудник в лаборатории Макдоналдс.

До сих пор исследователи продемонстрировали биодатчиков системы с кремниевой нанопроволоки датчиков в 16-и устройства построены на одной сантиметр за одного сантиметра микросхемы. Нанопроводов, всего в 50 на 70 нанометров, различие между клеток рака яичников и здоровой яичников эпителиальных клеток на различных клеточных плотностей.

Кремниевой нанопроволоки сенсорная технология может использоваться для одновременного обнаружения большого числа различных клеток и биоматериалов без этикеток. Кроме того универсальная технология, биодатчиков платформа мог вместить широкий спектр других датчиков - в том числе технологий, которые, возможно, не существует. В конечном счете, сотни тысяч различных датчиков могут быть включены на каждом чипе, достаточно, чтобы быстро обнаружить маркеры для широкого круга заболеваний.

"Наша платформа идея действительно датчик агностик", сказал Ravindran. "Это может быть использовано с большим количеством различных датчиков, что люди развиваются. Это даст нам возможность собрать вместе много различных видов датчиков в одной микросхеме".

Генетические мутации могут привести к большому количеству различных болезненных состояний, которые могут повлиять на ответ пациента на болезнь или лекарства, однако в настоящее время помечены зондирования методы ограничены в своей способности обнаруживать большое количество различных маркеров одновременно.

Карты одиночных нуклеотидных полиморфизмов (SNP), вариации на которые приходится примерно 90 процентов вариаций генома человека, могут быть использованы для определения склонности пациента к болезни, или вероятность их извлечение преимуществ из конкретных мероприятий. Новая технология может позволить биодатчиков воспитателей для получения и анализа SNP карты в точке-санитарной помощи.

Хотя многие технические проблемы остаются, способность экрана для тысяч болезни маркеров в режиме реального времени биомедицинских ученые, такие как McDonald взволнован.

"При достаточном датчики там, то теоретически вы можете поместить все возможные комбинации на массиве", сказал он. "Это не был рассмотрен возможно до сих пор потому, формируя массив, достаточно большой, чтобы обнаружить их всех с учетом современных технологий, вероятно, не представляется возможным. Но с помощью технологии микроэлектроники, вы можете легко включать в себя все возможные комбинации, и что изменения вещи".

Источник: http://www.gatech.edu/

Last Update: 4. October 2011 16:14

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