تجاری‌سازی آزمایشگاه‌های روی تراشه مجهز به گرافن در حال انجام است

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، چندین شرکت در حال تجاری‌سازی فناوری آزمایشگاه روی تراشه هستند، آزمایشگاه‌هایی که در آن‌ها از گرافن استفاده شده است.

برای مطالعه تازه‌ترین دستاورد‌های فناوری نانو در برابر ویروس کرونا اینجا کلیک کنید.

ترانزیستور یک مؤلفه جدایی ناپذیر دستگاه‌های آزمایشگاه روی تراشه است. ترانزیستور اثر میدانی مبتنی بر گرافن (GFET) با روش فوتولیتوگرافی ساخته می‌شود. در این روش، گرافن رشد یافته از طریق CVD در کانال‌های FET بین دو الکترود فلزی-منبع و تخلیه قرار می‌گیرد. سطح کانال GFET توسط مولکول‌های گیرنده زیستی یا لینک دهنده‌ها عامل‌دار می‌شود. هنگامی که مولکول‌های هدف مانند ویروس‌ها به مولکول‌های دارای گروه‌های عاملی روی سطح گرافن وصل می‌شوند، هدایت را تغییر می‌دهد و تغییر در هدایت الکتریکی GFET رخ می‌دهد.

تغییر پارادایم در تجاری‌سازی دستگاه‌های آزمایشگاه روی تراشه مبتنی بر گرافن هنگامی رخ داد که شرکت کاردیا (Cardea)، از توسعه واحد پردازش بیوسین (BPU ™) خود خبر دارد که یک نوع میکروچیپ حاوی GFET است که به‌عنوان سطح حسگر فعال استفاده می‌شود. این فناوری بیوپسی مایع ژن برای تشخیص سرطان است.

بیوپسی‌های سنتی بیوپسی بافت هستند. آن‌ها بسیار پردردسر بوده و به ندرت تشخیص زود هنگام را ارائه می‌دهند. کاردیا از پلت فرم GFET برای تشخیص چندین سرطان در یک نمونه سیال واحد استفاده کرد.

وقتی یک مولکول به GFET متصل می‌شود، ویژگی‌های الکتریکی گرافن را تغییر می‌دهد و یک سیگنال قابل تشخیص را فراهم می‌کند که می‌تواند به یک خروجی قابل خواندن تبدیل شود. تشخیص RNA، DNA و بیومولکول‌های مبتنی بر پروتئین بر روی یک سکوی واحد با قرار دادن مولکول‌های مختلف ضبط در بالای لایه GFET امکان پذیر است. به همین دلیل، این روش برای تشخیص سرطان و تشخیص بیماری قابل استفاده است.

BPU در ابتدا برای تشخیص اینکه آیا یک بیمار مبتلا به سرطان است، طراحی شد. با این وجود، امسال، مرکز نوآوری کاردیا و زیمنس برای نوآوری در تشخیص، از سرمایه‌گذاری مشترک برای استفاده از BPU ™ برای تشخیص چندین نشانگر زیستی بیماری، از جمله SARS-COV-۲ خبر داد.

شرکت اسکاتلندی گرافن یکپارچه (Integrated Graphene) یک الکترود فوم سه‌بعدی از جنس گرافن ساخته که معروف به GII-SENS است. این الکترود برای کاربرد‌های حسگری زیستی طراحی شده است. فناوری GII-SENS را می‌توان به راحتی در محصولات موجود برای طیف وسیعی از حجم سیال از میکرولیتر‌ها تا میلی‌لیتر برای بهبود عملکرد دستگاه ادغام کرد. از زمان اولین حضور تجاری خود، GII-SENS در طیف وسیعی از ادوات حسگری برای برنامه‌های مختلف نظارت بر سلامت استفاده شده است. به تازگی، گرافن یکپارچه برای کمک به تشخیص کیفیت کبد اهدا شده برای پیش‌بینی احتمال ابتلا به عوارض پیوند از این فناوری استفاده کرده است.

دستگاه‌های آزمایشگاه مبتنی بر گرافن، بدون شک، مزایای حساسیت بالا را به دلیل هدایت زیاد گرافن، مصرف کم نمونه، تشخیص فوری و کاربرپسندی ارائه می‌دهند. تکرارپذیری در هر دستگاه آزمایشگاه روی تراشه، بسیار مهم است. با این حال، با کاهش شدید اخیر در هزینه تولید گرافن با کیفیت بالا، آزمایشگاه‌های روی تراشه مبتنی بر گرافن به زودی می‌توانند راهی جدید را برای دستگاه‌های مقرون به صرفه، مقیاس‌پذیر و قابل تکرار برای بهبود سلامت جهانی، به ویژه در کشور‌های با منابع مراقبت‌های بهداشتی محدود هموار کنند.