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

納米電子學的新技術可以取代傳統的微孔板

Published on September 21, 2010 at 2:17 AM

多盈滿微孔板,長期以來在生物醫學研究和診斷實驗室的標準工具,有可能成為開發新的電子生物傳感技術,微電子工程師和喬治亞技術學院的生物醫學科學家團隊過去的事情。

從本質上微小的試管中的數組,微孔板已使用了幾十年,同時測試​​多個樣品的化學物質,生物體或抗體反應。熒光或顏色的變化與板塊的化合物相關標籤信號的特定蛋白質或基因序列的存在。

新的電子微孔板顯示在前面的技術,它的目的,以取代傳統的微孔板。

研究人員希望,以取代這些與現代微電子技術,其中包括載有數以千計的電子傳感器連接到強大的信號處理電路的可支配陣列微孔板。如果他們成功,這個新的電子生物傳感平台可以幫助實現個性化醫療的夢想實現實時的疾病的診斷 - 可能在醫生的辦公室 - ,並幫助選擇個性化的治療方法。

“這項技術可以幫助促進個性化醫療的新時代,”約翰麥克唐納說,在亞特蘭大卵巢癌研究所的首席科學家在喬治亞理工大學生物學院教授。 “這樣的設備,可快速檢測個人的基因突變是癌症的指示,然後確定最佳的治療會有什麼。有很多這個潛在的,不能與目前的分析和診斷技術的應用。”

新的生物傳感系統的基礎是電子檢測標記,區分健康和疾病細胞之間的能力。這些標記可以在蛋白質,DNA突變或離子在癌細胞中的不同金額存在的具體水平的差異。研究人員發現越來越多的像這些差異可能被利用來創建快速和廉價的電子檢測技術,不依賴於傳統的標籤。

Muhannad Bakir,在佐治亞理工學院的電氣和計算機工程學院的副教授說,“”我們已經把納米電子技術的幾個新件,創造一個比我們一直在做的事情做在一個非常不同的的方式方法。 “我們正在創造一個新的通用檢測平台,納米電子學和三維電子系統集成的現代化,並添加新的應用的老微孔板應用程序的最佳優勢,這是一個電子和分子生物學的婚姻。 “

三維傳感器陣列都採用傳統的低成本,自上而下的微電子技術。雖然可能需要修改現有的樣品製備和裝載系統,新的生物傳感器陣列應兼容現有的工作流程,在研究和診斷實驗室。

“我們希望這些設備的簡單製造到所有的在微電子進步的優勢,而在同一時間沒有顯著改變的臨床醫生或研究人員的可用性,”說拉瑪沙米拉濕德拉,一個在佐治亞理工學院的納米技術研究的研究生研究助理中心和電氣和計算機工程學院。

該平台的主要優勢是,傳感將使用成本低,一次性組件來完成,而信息處理將暫時連接到陣列的可重複使用的傳統的集成電路。超高密度春天般的機械兼容連接器和先進的“穿透矽通孔”將使電氣連接,同時允許技術人員,以取代​​不破壞底層電路的生物傳感器陣列。

分離傳感和處理的部分,允許製造為每種類型的設備進行了優化,楊亨淑指出,一個研究生研究助理,也是在納米技術研究中心工作。沒有分離,材料和流程,可用於製造傳感器的類型是極為有限。

微型電子傳感器的靈敏度往往可以比目前的系統,從而使得疾病較早發現。因為採樣井將大大高於目前微孔板 - 允許一個較小的形式因素 - 他們可以允許更多的測試與一個給定的樣本量。

該技術還可以方便使用基於配體檢測,識別特定的DNA或信使RNA的基因序列。 “這將非常迅速地給我們一個正在由該病人表示,這給我們點保健知識疾病狀態的蛋白質的指示,解釋說:”肯Scarberry,在麥當勞的實驗室博士後研究員。

到目前為止,研究人員已經證明了矽納米線傳感器在一厘米一厘米的芯片內置一個 16以及設備的生物傳感系統。納米線,只是由70納米 50,卵巢癌細胞和健康的卵巢上皮細胞在多種細胞密度之間的分化。

矽納米線傳感器技術可用於同時檢測大量的無標籤的不同的細胞和生物材料。除此之外,通用技術,生物傳感平台可以容納廣泛的其他傳感器 - 包括可能尚不存在的技術。最終,成千上萬的不同的傳感器可以包括每個芯片上,足以快速檢測廣泛的疾病標誌物。

“我們的平台的想法是真的傳感器不可知,拉濕德拉說。” “這可能是用了很多,人是發展的不同的傳感器,它會給我們一個機會,匯集了大量不同類型的傳感器在單一芯片上。”

基因突變可以導致大量的不同疾病狀態可以影響病人的疾病或藥物的反應,但當前標記傳感方法是在自己的能力來檢測大量不同的標記同時有限。

映射的單核苷酸多態性(SNP),佔大約 90%的人類基因變異,可用於確定一種疾病,病人的傾向,他們從一個特定的干預中獲益的可能性變化。新的生物傳感技術可以使護理人員產生和分析在醫療點的SNP圖譜。

雖然仍存在許多技術挑戰,成千上萬的疾病標誌物的實時畫面的能力有像麥當勞這樣的生物醫學科學家興奮。

“有足夠的傳感器,理論上你可以把陣列上的所有可能的組合,”他說。 “這並沒有被認為可能到現在為止,因為數組足夠大,他們目前的技術來檢測所有可能是不可行的,但隨著微電子技術,你可以很容易地包括所有可能的組合,並改變的東西。”

來源: http://www.gatech.edu/

Last Update: 4. October 2011 04:26

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