20:01 2022-01-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Echipa demonstrează senzori electronici moleculari pe un cip semiconductor
_ Echipa demonstrează senzori de electronică moleculară pe un semiconductor cip
Primul cip de electronică moleculară a fost dezvoltat, realizând un obiectiv vechi de 50 de ani de a integra molecule individuale în circuite pentru a atinge limitele finale de scalare ale Legii lui Moore. Dezvoltat de Roswell Biotechnologies și o echipă multidisciplinară de oameni de știință de top, cipul folosește molecule unice ca elemente senzori universale într-un circuit pentru a crea un biosenzor programabil cu sensibilitate în timp real, pentru o singură moleculă și scalabilitate nelimitată a densității pixelilor senzorului. Această inovație, care apare săptămâna aceasta într-un articol revizuit de colegi din Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), va genera progrese în diverse domenii care se bazează în mod fundamental pe observarea interacțiunilor moleculare, inclusiv descoperirea medicamentelor, diagnosticarea, secvențierea ADN-ului și proteomica.
„Biologia funcționează prin molecule individuale care vorbesc între ele, dar metodele noastre de măsurare existente nu pot detecta acest lucru”, a spus coautorul Jim Tour, Ph.D., profesor de chimie la Universitatea Rice și pionier. în domeniul electronicii moleculare. „Senzorii demonstrați în această lucrare pentru prima dată ne permit să ascultăm aceste comunicații moleculare, permițând o imagine nouă și puternică a informațiilor biologice.”
Platforma de electronică moleculară constă dintr-un cip semiconductor programabil cu un arhitectură scalabilă de matrice de senzori. Fiecare element de matrice constă dintr-un contor de curent electric care monitorizează curentul care curge printr-un fir molecular proiectat cu precizie, asamblat pentru a cuprinde nanoelectrozi care îl cuplează direct în circuit. Senzorul este programat prin atașarea moleculei sondei dorite la firul molecular, printr-un loc central de conjugare proiectat. Curentul observat oferă o citire electronică directă, în timp real, a interacțiunilor moleculare ale sondei. Aceste măsurători curent versus timp la scară picoamp sunt citite din matricea de senzori în formă digitală, la o rată de 1000 de cadre pe secundă, pentru a capta date de interacțiuni moleculare cu rezoluție, precizie și debit înaltă.
„Scopul acestei lucrări este de a pune biosensing pe o bază tehnologică ideală pentru viitorul medicinei de precizie și al bunăstării personale”, a adăugat Roswell co-fondator și director științific Barry Merriman, Ph.D., autorul principal al lucrării. „Acest lucru necesită nu numai introducerea biosenzorii pe cip, ci în modul corect, cu tipul potrivit de senzor. Am micșorat în prealabil elementul senzor la nivel molecular pentru a crea o platformă de biosenzor care combină un tip complet nou de senzori reale. măsurare în timp, cu o singură moleculă, cu o foaie de parcurs de scalare pe termen lung, nelimitată pentru teste și instrumente mai mici, mai rapide și mai ieftine.”
Noua platformă de electronică moleculară detectează interacțiuni moleculare multi-omice la scara unei molecule. , in timp real. Lucrarea PNAS prezintă o gamă largă de molecule sondă, inclusiv ADN, aptameri, anticorpi și antigeni, precum și activitatea enzimelor relevante pentru diagnosticare și secvențiere, inclusiv o enzimă CRISPR Cas care leagă ADN-ul țintă. Acesta ilustrează o gamă largă de aplicații pentru astfel de sonde, inclusiv potențialul de testare rapidă COVID, descoperire de medicamente și proteomică.
Lucrarea prezintă, de asemenea, un senzor electronic molecular capabil să citească secvența ADN. În acest senzor, o ADN polimerază, enzima care copiază ADN-ul, este integrată în circuit, iar rezultatul este observarea electrică directă a acțiunii acestei enzime în timp ce copiază o bucată de ADN, literă cu literă. Spre deosebire de alte tehnologii de secvențiere care se bazează pe măsuri indirecte ale activității polimerazei, această abordare realizează observarea directă, în timp real, a unei enzime ADN polimerază care încorporează nucleotide. Lucrarea ilustrează modul în care aceste semnale de activitate pot fi analizate cu algoritmi de învățare automată pentru a permite citirea secvenței.
„Senzorul de secvențiere Roswell oferă o imagine nouă, directă a activității polimerazei, cu potențialul de a avansa tehnologia de secvențiere cu ordine de mărime suplimentare în viteză și cost”, a spus profesorul George Church, co-autor al lucrării. lucrarea, membru al Academiei Naționale de Științe și membru al Consiliului consultativ științific Roswell. „Acest cip ultra scalabil deschide posibilitatea unei secvențieri foarte distribuite pentru monitorizarea sănătății personale sau a mediului și pentru viitoare aplicații cu un randament foarte ridicat, cum ar fi stocarea datelor ADN la scară Exabyte.”
Comentarii:
Adauga Comentariu