Компанія roswell biotechnologies разом з групою вчених повідомила про завершення розробки і успішні випробування біосенсорного чіпа нового покоління. Датчик здатний визначати поодинокі молекули, активність ферментів і навіть в реальному часі стежити за процесом синтезу днк. Така можливість не тільки спрощує розшифровку біоматеріалу, але також відкриває шлях до пристроїв запису даних на днк-носіях.
Джерело зображення: roswell
Вчені давно розробляють біосенсорні чіпи, але пандемія covid-19 значно підштовхнула процеси пошуку рішень. Компанія roswell biotechnologies разом з колегами з бельгійського центру imec за неповних два роки пройшли шлях від проекту до готового рішення. Дослідний датчик на кремнієвій підкладці роздільною здатністю 16 тис. Пікселів здатний працювати зі швидкістю 1000 кадрів в секунду, що дає можливість моментальної діагностики вірусів, ліків, секвенування днк, аналізу білків і багато іншого, на що раніше доводилося витрачати масу часу і коштів.
Згідно із заявою розробників, вони створили перший в історії молекулярний датчик, який відкриває шлях до запуску закону мура в сфері біодетектування. Масив може масштабуватися до нових значень щільності і точності детектування, підвищуючи швидкість і якість досліджень біоматеріалу. Елементарним приладом детектування є спеціальна молекула в кожному пікселі датчика, яка захоплює зразок біоматеріалу і дає можливість точно визначити його склад.
Запропонована roswell платформа складається з програмованого напівпровідникового чіпа з масштабованою архітектурою масиву датчиків. До складу чіпа входять також багатоканальні ацп для перекладу інформації в цифрову форму для її подальшого аналізу засобами машинного навчання. Елементарний піксель датчика являє собою два наноелектрода з зазором в 20 нм. Для оцінки біоматеріалу між зазорами підвішується молекулярна ниточка з активного біологічного матеріалу, наприклад, синтетичного α-спірального білка. Такий білок і захоплює зразок біоматеріалу для подальшого тестування.
Джерело зображення: proceedings of the national academy of sciences
Через електроди і молекулярну ниточку пропускають електричний струм. Сила струму буде залежати від опору ланцюга і точно вказувати на цільовий біоматеріал, захоплений датчиком. Точність визначення матеріалу настільки висока, що технологія може застосовуватися в якості зчитувального пристрою для запису даних на днк. Пікселі датчика можуть нести вбудовані ферменти днк-полімерази, що дає можливість прямого електричного спостереження за дією цього ферменту, коли він елемент за елементом копіює фрагмент днк. Сучасна діагностика такого не дозволяє, працюючи з днк лише за допомогою непрямих вимірювань. Це здатне перевернути медицину і біологічні дослідження в безлічі суміжних сфер: в палеонтології, криміналістиці, сільському господарстві і багато де ще.
Додамо, дані про розробку опубліковані у виданні proceedings of the national academy of sciences і вільно доступні за цим посиланням.
