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新的 Nanoelectronics 技术能替换常规 Microplate

Published on September 21, 2010 at 2:17 AM

多涌出的 microplate,长期标准工具在生物医学的研究和诊断实验室,能成为过去由于的事情微电子学工程师和生物医学的科学家小组开发的新的电子 biosensing 的技术在乔治亚技术研究所。

本质上一些微小的试管, microplates 用于数十年为他们的对化学制品、生物或者抗体的回应同时测试多个范例。 在标签上的荧光或颜色变化与在牌照的化合物相关可能发信号特殊蛋白质或基因顺序出现。

它打算替换的新的电子 microplate 在技术,常规 microplate 前面显示。

研究员希望用现代微电子学技术替换这些 microplates,包括包含千位电子传感器的一次性列阵被连接到强大的信号处理电路。 如果他们是成功的,此新的电子 biosensing 的平台可能帮助实现个性化的医学梦想通过做可能的实时疾病诊断 - 可能地在医师的办公室 - 和通过帮助精选的被赋予个性的治疗途径。

“此技术可能帮助实现个性化的医学一个新的时代”,在卵巢癌学院教授说约翰麦克唐纳、首席研究科学家在亚特兰大和在生物乔治亚技术学校。 “象这样的一个设备在单个可能迅速检测是预示的癌症的基因突变然后确定什么是最佳的处理。 有对不可能执行与当前分析和诊断技术的此的很多潜在的申请”。

对新的 biosensing 的系统的根本性是这个能力电子上检测区分在健康和害病的细胞之间的标记。 这些标记可能是在蛋白质上的在脱氧核糖核酸的区别,变化甚至存在癌细胞的不同的金额离子的特定级别。 研究员越来越查找区别,如可能被剥削创建快速和耗费小的电子检测技术不依靠常规标签的这些。

“我们在乔治亚电子和计算机工程技术的学校汇集 nanoelectronics 技术几个新颖的部分创建做的事一个方法在一个非常不同的方式比什么我们执行”,说 Muhannad Bakir,一位副教授。 “什么我们创建是利用 nanoelectronics 和三维电子系统综合化最好现代化和添加新建应用程序到老 microplate 应用的一个新的通用感觉的平台。 这是电子和分子生物学婚姻”。

使用常规低价,自顶向下微电子学技术,三维传感器列阵被制造。 虽然现有的范例准备和装载系统可能必须被修改,新的生理传感器列阵应该是与现有的工作流兼容在研究和诊断实验室。

“我们要使这些设备简单通过利用在微电子学做的所有预付款制造,当同时临床工作者或研究员的时不极大更改的可用性”,在乔治亚技术的纳米技术研究中心学校说 Ramasamy Ravindran、一个毕业生研究助理和电子和计算机工程。

平台的一个关键好处是使用低价,一次性要素,感觉将执行,当信息处理时将由可再用的常规集成电路完成临时地被连接到这个列阵。 超离频的密度象春天的机械上兼容连接和提前的 “通过硅 vias”将建立电子联系,当允许技术人员替换生理传感器列阵时,无需损坏基础电路。

分隔感觉的和处理部分允许制造为设备被优选,附注 Hyung Suk 杨,也从事在纳米技术研究中心的一个毕业生研究助理的每种类型。 没有分隔,可以用于制造材料的种类和进程传感器是严重地有限的。

微小的电子传感器的区分比当前系统可能经常极大,可能地允许疾病被检测前。 由于范例井充分地小于那些当前 microplates - 允许更小的形状因子 - 他们可能允许更多测试执行与一个特定范例数量。

技术能也实现使用对基于配合基感觉那认可在脱氧核糖核酸或信使核糖核酸的特定基因顺序。 “这在麦克唐纳实验室非常迅速将给我们表示由该患者,产生我们疾病状态知识在点关心蛋白质的指示”,解释的肯 Scarberry,一个博士后。

到目前为止,研究员展示了与硅 nanowire 传感器的一个 biosensing 的系统在一一厘米建立的 16-well 设备由一厘米筹码。 nanowires, 50 由 70 毫微米,被区分卵巢癌细胞和健康卵巢上皮细胞之间在各种各样的细胞密度。

硅 nanowire 传感器技术可以用于同时检测很大数量不同的细胞和生物材料,不用标签。 在该多才多艺的技术之外, biosensing 的平台可能适应各种各样的其他传感器 - 包括可能不存在的技术。 最终,数十万个不同的传感器能是包括的在每个筹码,迅速地检测各种各样的疾病的标记的足够。

“我们的平台想法确实是不可知论的传感器”, Ravindran 说。 “它可能使用与人们发展的很多不同的传感器。 它将提供我们机会带来很多不同的在一个唯一筹码的传感器”。

基因变化可能导致可能影响对疾病或治疗的患者的回应的很大数量不同的疾病状态,但是被标记的当前感觉方法在他们的能力被限制同时检测很大数量不同的标记。

映射唯一核苷酸多形性 (SNPs),占大约 90% 的人力基因差异的差异,可能用于确定疾病的患者的倾向,或者他们的可能性受益于特殊干预。 新的 biosensing 的技术能使照料者生产和分析 SNP 映射在点关心。

虽然许多技术挑战依然存在,这个能力为千位疾病标记筛选在实时有象麦克唐纳的生物医学的科学家激发。

“与那里足够的传感器,您在这个列阵可能理论上放置所有可能的组合”,他说。 因为使列阵足够大检测他们全部与当前技术很可能不是可行的, “这直到现在未被认为可能。 但是与微电子学技术,您能容易地包括所有可能的组合,并且该更改事情”。

来源: http://www.gatech.edu/

Last Update: 12. January 2012 02:18

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