اولین تراشه برای الکترونیک مولکولی ساخته شده است که هدف 50 ساله ادغام مولکول های منفرد در زنجیره ها برای رسیدن به محدودیت های مقیاس بندی قانون مور را محقق می کند. این تراشه که توسط Roswell Biotechnologies و یک تیم چند رشته ای متشکل از دانشگاهیان برجسته ساخته شده است، از مولکول های منفرد به عنوان عناصر حسگر جهانی در یک مدار برای ایجاد حسگر زیستی قابل برنامه ریزی با حساسیت زمان واقعی، یک مولکول و مقیاس پذیری نامحدود در تراکم پیکسلی حسگر استفاده می کند. این نوآوری که این هفته در یک مقاله بررسی شده در همتایان ظاهر شد اطلاعیه های آکادمی ملی علوم (PNAS)، پیشرفت را در زمینه های مختلفی افزایش می دهد که اساساً مبتنی بر مشاهده فعل و انفعالات مولکولی است، از جمله تشخیص دارو، تشخیص، توالی یابی DNA و پروتئومیکس.
جیم تور، دکتری، استاد شیمی در دانشگاه رایس و یکی از پیشگامان الکترونیک مولکولی، می‌گوید: «زیست‌شناسی از تک مولکول‌هایی تشکیل شده است که با یکدیگر صحبت می‌کنند، اما روش‌های اندازه‌گیری موجود ما نمی‌توانند آن را تشخیص دهند. حسگرهایی که در این مقاله برای اولین بار نشان داده شده اند، به ما اجازه می دهند به این ارتباطات مولکولی گوش دهیم و به ما امکان می دهد دید جدید و قدرتمندی از اطلاعات بیولوژیکی داشته باشیم.
پلت فرم الکترونیک مولکولی از یک تراشه نیمه هادی قابل برنامه ریزی با معماری آرایه حسگر مقیاس پذیر تشکیل شده است. هر عنصر آرایه از یک جریان سنج الکتریکی تشکیل شده است که جریان عبوری از یک سیم مولکولی دقیقا طراحی شده را که برای محصور کردن نانوالکترودهایی که آن را مستقیماً به مدار متصل می‌کند، کنترل می‌کند. سنسور با اتصال مولکول کاوشگر مورد نظر به هادی مولکولی از طریق یک مکان ترکیبی طراحی شده در مرکز برنامه ریزی می شود. جریان مشاهده شده خواندن مستقیم الکترونیکی بلادرنگ تعاملات مولکولی کاوشگر را فراهم می کند. این اندازه‌گیری‌های جریان در مقابل زمان بر حسب پیکو آمپر از آرایه حسگر به شکل دیجیتال، با سرعت 1000 فریم در ثانیه خوانده می‌شوند تا داده‌هایی را در مورد برهمکنش‌های مولکولی با وضوح بالا، دقت و توان عملیاتی ثبت کنند.
بری مریمن، یکی از بنیانگذاران و مدیر ارشد علمی رازول، دکترا، نویسنده ارشد، افزود: "هدف این کار قرار دادن حساسیت زیستی بر اساس فناوری ایده آل برای آینده پزشکی دقیق و سلامت شخصی است." این امر نه تنها مستلزم قرار دادن یک حسگر زیستی روی تراشه، بلکه به روش صحیح، با نوع مناسب حسگر است. ما عنصر حسگر را از قبل به سطح مولکولی کاهش داده‌ایم تا یک پلتفرم حسگر زیستی ایجاد کنیم که نوع کاملاً جدیدی از اندازه‌گیری تک مولکولی را با یک نقشه راه طولانی‌مدت و نامحدود برای آزمایش‌ها و ابزارهای کوچک‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر ترکیب می‌کند. "
پلت فرم جدید الکترونیک مولکولی برهمکنش های مولکولی چند اهمی را در مقیاس مولکولی در زمان واقعی تشخیص می دهد. که در PNAS این مقاله طیف گسترده‌ای از مولکول‌های کاوشگر، از جمله DNA، آپتامرها، آنتی‌بادی‌ها و آنتی‌ژن‌ها، و همچنین فعالیت آنزیم‌های دخیل در تشخیص و تعیین توالی، از جمله آنزیم CRISPR Cas را که به DNA هدف آن متصل می‌شود، ارائه می‌کند. طیف وسیعی از کاربردها را برای چنین کاوشگرهایی، از جمله پتانسیل آزمایش سریع کووید، تشخیص دارو، و پروتئومیکس نشان می دهد.
این سند همچنین یک حسگر الکترونیک مولکولی را ارائه می دهد که قادر به خواندن یک توالی DNA است. در این حسگر، DNA پلیمراز، آنزیمی که DNA را کپی می‌کند، در زنجیره ادغام می‌شود و نتیجه نظارت الکتریکی مستقیم بر عملکرد این آنزیم است، زیرا قطعه‌ای از DNA را حرف به حرف کپی می‌کند. برخلاف سایر فناوری‌های توالی‌یابی که بر اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم فعالیت پلیمراز متکی هستند، این رویکرد به نظارت مستقیم در زمان واقعی یک آنزیم DNA پلیمراز شامل نوکلئوتیدها دست می‌یابد. این سند نشان می‌دهد که چگونه این سیگنال‌های فعالیت را می‌توان با الگوریتم‌های یادگیری ماشین تحلیل کرد تا امکان خواندن توالی فراهم شود.
پروفسور جورج چرچ، یکی از نویسندگان مقاله، یکی از اعضای آکادمی ملی، گفت: "سنسور توالی یابی Roswell یک نمای جدید و مستقیم از فعالیت پلیمراز، با پتانسیل بهبود فناوری توالی یابی با مرتبه های بزرگتر در سرعت و هزینه ارائه می دهد." علوم و عضو هیئت مشاوره علمی رازول. "این تراشه فوق مقیاس پذیر امکان توالی یابی بسیار توزیع شده را برای نظارت بر سلامت شخصی یا محیط زیست و همچنین برای برنامه های با کارایی بالا در آینده مانند ذخیره سازی داده های DNA در Exabyte باز می کند.
ارائه شده توسط Roswell Biotechnologies
نقل قول: این تیم سنسورهای الکترونیک مولکولی را بر روی یک تراشه نیمه هادی (2022، 24 ژانویه) نشان می دهد که در 24 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-team-molecular-electronics-sensors-semiconductor .html استخراج شده است.
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- نیکز قطع Allonzo کوشا اضافه سابق خالص تئو پینسان
- تهمت می پوشد ماسک در حالی که بازدید از سربازان زخمی پزشکی کارگران در والتر رید بیمارستان
- کربن فعال | سایت خرید
- NerdWallet: چگونه برای ذخیره پول در رابطه جنسی خشن زمان: 6 بایدها و نبایدها
- ما اسپرینتر Deajah Stevens ممنوع از 2021 المپیک
- ما نه در قلمرو ناشناخته با کوتاه ورزشی فصل
- توسعه یک تکنیک پیشبینی هوش مصنوعی جهانی و دقیق حتی با تعداد کمی آزمایش
- نیکز بزرگ Patrick Ewing: من دو مدال طلای المپیک به سرقت رفته بودند
- Lindsey Vonn ورزشی لباس شنای زنانه دوتکه در 'آموزش های المپیک' جلسه با سگ
- المپیک بوکسور ویرجینیا Fuchs تا به حال هیچ ایده' رابطه جنسی می تواند باعث دوپینگ نقض