فناوری ریزتراشه می تواند تشخیص بیماری را متحول کند

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشکده مهندسی تاندون نیویورک با همکاری محقق ایرانی خود تراشه‌ای را توسعه داده‌اند که می‌تواند در مقیاس نانو، چندین بیماری را از یک نمونه هوا شناسایی کند و نوید تشخیص‌های قابل حمل و خانگی را به واقعیت نزدیک‌تر کند. پیشرفت جدید در ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) که در مجله Nanoscale شرح داده شد، در نهایت می‌تواند در دستگاه‌هایی مانند ساعت‌های هوشمند برای تشخیص غلظت‌های کوچک ویروس‌ها یا باکتری‌ها در هوا ادغام شود.

دکتر Elisa Riedo، استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی در NYU Tandon گفت: «این مطالعه افق‌های جدیدی را در زمینه حس زیستی باز می‌کند. ریزتراشه‌ها، ستون فقرات تلفن‌های هوشمند، رایانه‌ها و سایر دستگاه‌های هوشمند، نحوه برقراری ارتباط، سرگرمی و کار افراد را تغییر داده‌اند. به طور مشابه، امروز، فناوری ما به ریزتراشه‌ها اجازه می‌دهد تا مراقبت‌های بهداشتی را از تشخیص پزشکی گرفته تا سلامت محیط متحول کنند.

این محققان، از جمله داوود شهرجردی، دکترا، استاد مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه نیویورک تاندون، جوزپه دو پپو، دانشیار صنعتی در دانشگاه نیویورک، و ریدو شروع به استفاده از قدرت FET ها دستگاه های هوشمند برای شناسایی عوامل بیماری زا از طریق سیگنال های دیجیتال منحصر به فرد برای حرکت فراتر از عملکردهای الکترونیکی معمول خود کردند..

شهرجردی که همچنین مدیر اتاق پاکسازی نانوساخت NYU است که ریزتراشه‌ها را تولید می‌کند، گفت: فناوری نوآورانه نشان‌داده‌شده در این مقاله از FETها استفاده می‌کند – حسگرهای الکترونیکی مینیاتوری که مستقیماً نشانگرهای بیولوژیکی را شناسایی کرده و آنها را به سیگنال‌های دیجیتال تبدیل می‌کنند. این رویکرد پیشرفته نتایج سریع‌تر، آزمایش چندین بیماری به طور همزمان و انتقال فوری داده‌ها به ارائه‌دهندگان مراقبت‌های بهداشتی را ممکن می‌سازد.

توسعه این FETها با پیشرفت‌های اخیر در موادی مانند گرافن، اکسید ایندیم و نانوسیم‌ها انجام شد که تشخیص سیگنال‌های بیولوژیکی را در غلظت‌های بسیار پایین - تا سطوح فمتومولار (یک چهار میلیاردم مول) ممکن می‌سازد. با این حال، تا به حال، شناسایی چندین پاتوژن به طور همزمان روی یک تراشه یک چالش مهم باقی مانده بود.

برای پرداختن به این موضوع، محققان از تکنیک جدیدی به نام لیتوگرافی پروب اسکن حرارتی (tSPL) برای ساخت تراشه ها استفاده کردند. tSPL یک فناوری پیشرفت است که امکان الگوبرداری دقیق از سطوح FET را با وضوح 20 نانومتر فراهم می کند. این اجازه می دهد تا با ترانزیستورهایی طراحی شود که گیرنده های زیستی منحصر به فردی دارند. این گیرنده‌های زیستی منحصربه‌فرد روی یک تراشه، امکان شناسایی چندین پاتوژن را در یک زمان فراهم می‌کنند.

هنگامی که این تیم تراشه‌های جدید خود را آزمایش کردند، دریافتند که حسگرهای زیستی مبتنی بر FET قادر به تشخیص حداقل سه غلظت اتمی از پروتئین‌های SARS-CoV-2 و فقط 10 ذره ویروس زنده در هر میلی‌لیتر هستند، در حالی که به طور مؤثر بین گونه‌های مختلف ویروس تمایز قائل می‌شوند. از جمله آنفولانزای A. این سطح بالای ویژگی یک پیشرفت مهم برای ایجاد نسل جدیدی از تشخیص است که می تواند هم در محیط بالینی و هم در محیط های بالینی مورد استفاده قرار گیرد. خانه

این تحقیق توسط شرکت تشخیص مولکولی Mirimus و شرکت ساخت و ساز و سرمایه گذاری استرالیایی LendLease که در حال بررسی راه هایی برای ادغام فناوری های نوآورانه نظارت بر سلامت در زیرساخت های شهری است، پشتیبانی شده است. هر دو شرکت با محققان NYU همکاری می کنند تا این تشخیص های جدید را به بازار عرضه کنند.

با ادامه پیشرفت فناوری نیمه هادی، امکان مقیاس بندی این ریزتراشه ها برای استفاده گسترده در حال افزایش است. پتانسیل حسگرهای زیستی مبتنی بر FET برای تغییر تشخیص بیماری بسیار زیاد است – امکان تشخیص بلادرنگ را فراهم می‌کند که می‌تواند به کاهش بار سیستم‌های مراقبت‌های بهداشتی کمک کند و به افراد امکان می‌دهد بر سلامت خود نظارت کنند.