Transistori biokemiallisille diagnostiikkasignaaleille

Kehomme molekyylit ovat jatkuvassa yhteydessä toisiinsa. Jotkut näistä molekyyleistä tarjoavat biokemiallisen sormenjäljen, joka voi osoittaa, kuinka haava paranee, toimiiko syöpähoito vai onko virus tunkeutunut kehoon. Jos pystyisimme havaitsemaan nämä signaalit reaaliajassa suurella herkkyydellä, voisimme tunnistaa terveysongelmat nopeammin ja jopa seurata sairauksia sen edetessä.

Nyt Northwestern Universityn tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen transistoriteknologian, joka helpottaa kehomme sisäisten keskustelujen salakuuntelua.

Mahdollistamalla heikkojen biokemiallisten signaalien vahvistamisen uusi lähestymistapa tuo modernin lääketieteen askeleen lähemmäksi reaaliaikaista, paikan päällä tapahtuvaa diagnostiikkaa ja sairauksien seurantaa.

Vaikka monet kemialliset anturit välittävät tärkeitä biologisia tietoja, jotka voivat ohjata diagnoosia ja hoitoa, ne tuottavat heikkoja signaaleja. Monesti signaalit on tulkittava irrallaan kohteesta huipputeknisten laboratoriolaitteiden kautta.

Useat tutkijat ovat kehitelleet sähkökemiallisia bioantureita käyttämällä aptameereja, jotka ovat yksittäisiä DNA-säikeitä, jotka on suunniteltu sitoutumaan tiettyihin kohteisiin. Sitouduttuaan onnistuneesti kiinnostavaan kohteeseen aptameerit toimivat kuin elektroninen kytkin taittuen uudeksi rakenteeksi, joka laukaisee sähkökemiallisen signaalin.

Pelkästään aptameereillä signaalit ovat kuitenkin usein heikkoja ja erittäin herkkiä kohinalle ja vääristymille, jos niitä ei testata ihanteellisissa ja hyvin kontrolloiduissa olosuhteissa.

Tutkijat loivat orgaanisen elektrolyyttisen tilavuusportin transistorin, joka voi toimia paikan päällä olevina vahvistimina parantamaan sähkökemiallisten aptameeripohjaisten antureiden herkkyyttä. Tutkijat sisällyttivät rakenteeseen myös ohutkalvoreferenssielektrodin, jotta vahvistetut signaalit olisivat vakaampia ja luotettavampia.

"Yhdistämme transistorin tehon paikallisen vahvistukseen vakiintuneilla sähkökemiallisilla menetelmillä saatuun referenssiin", Ji sanoi. "Se on molempien maailmojen paras, koska pystymme mittaamaan vakaasti aptameerin sidoksen ja vahvistamaan sitä paikan päällä."

"Tämä lähestymistapa on laajalti sovellettavissa, eikä sillä ole erityistä käyttötapausta", Rivnay päättelee. "Iso visio on toteuttaa konseptimme implantoitaviin biosensoreihin tai puetettaviin laitteisiin, jotka voivat sitten sekä tunnistaa ongelman että reagoida siihen."

Aiheesta aiemmin:

Aivoissa valmistuvat elektrodit