توسط دانشمند ایرانی توسعه یافت
ریزتراشه ها برای تشخیص بیماری ها به کمک ما می آیند
به گزارش گروه هوش مصنوعی، در جهانی که افراد با میزان بسیار زیادی از تهدیدات بهداشتی دست و پنجه نرم می کنند، از ویروس های شدیدا مسری گرفته تا بیماری های مزمن و باکتری های مقاوم به دارو، احتیاج به آزمایش های تشخیصی خانگی سریع، قابل اعتماد و با استفاده آسان بشدت وجود دارد.
به گزارش گروه هوش مصنوعی به نقل از ایسنا، آینده ای را تصور کنید که در آن این آزمایش ها را میتوان در هر مکانی، توسط هر کسی، با استفاده از دستگاهی به کوچکی و قابل حملی ساعت هوشمند انجام داد. برای انجام این کار، به ریزتراشه هایی نیاز است که قادر به تشخیص غلظت های کوچک ویروس ها یا باکتری ها در هوا باشند.
به نقل از ساینس دیلی، حالا، تحقیقات جدید از دانشکده NYU Tandon که توسط استاد داوود شهرجردی، مهندس برق و کامپیوتر و همکارانش انجام شده است، نشان می دهد که امکان توسعه و ساخت ریزتراشه هایی وجود دارد که نه تنها می توانند چندین بیماری را از یک نمونه سرفه یا هوا شناسایی کنند، بلکه می توانند در مقیاس انبوه تولید شوند.
فناوری نوآورانه ای که در این مقاله نشان داده شده است، از ترانزیستورهای اثر میدانی (FET) استفاده می نماید که سنسورهای الکترونیکی مینیاتوری هستند که مستقیما نشانگرهای زیستی را شناسایی کرده و آنها را به سیگنال های دیجیتال تبدیل می کنند و جایگزینی برای تست های تشخیصی شیمیایی مبتنی بر رنگ سنتی مانند تست های حاملگی خانگی عرضه می دهند. مهندس شهرجردی می گوید: این رویکرد پیشرفته، نتایج سریع تر، آزمایش چند بیماری به صورت همزمان و انتقال فوری داده ها به عرضه دهندگان مراقبت های بهداشتی را امکانپذیر می کند.
ترانزیستورهای اثر میدانی، جزء اصلی الکترونیک مدرن، بعنوان ابزار قدرتمندی در این جست و جو برای ابزارهای تشخیصی درحال ظهور هستند.
این دستگاههای کوچک را میتوان برای عملکرد بعنوان سنسورهای زیستی، شناسایی عوامل بیماری زا یا نشانگرهای زیستی خاص در لحظه، بدون احتیاج به برچسب های شیمیایی یا مراحل طولانی آزمایشگاهی، سازگار کرد. با تبدیل فعل و انفعالات زیستی به سیگنال های الکتریکی قابل اندازه گیری، سنسورهای زیستی مبتنی بر FET یک پلت فرم سریع و همه کاره برای تشخیص عرضه می دهند.
پیشرفت های اخیر قابلیت های تشخیص سنسورهای زیستی FET را با ترکیب مواد نانومقیاس مانند نانوسیم ها، اکسید ایندیم و گرافن به سطوح فوق العاده کوچک رسانده است. با این وجود، با وجود پتانسیل، سنسورهای مبتنی بر FET هنوز با یک چالش مهم روبرو هستند: آنها در تلاش هستند تا چندین عوامل بیماری زا یا نشانگر زیستی را به صورت همزمان بر روی یک تراشه شناسایی کنند.
برای رسیدگی به این موضوع، محققان درحال بررسی راه های جدیدی برای اصلاح سطوح FET هستند که به هر ترانزیستور روی یک تراشه اجازه می دهد تا برای شناسایی نشانگر زیستی متفاوتی طراحی شود. این امر تشخیص موازی چندین عامل بیماری زا را ممکن می کند.
لیتوگرافی پروب اسکن حرارتی (tSPL) در اینجا وارد عمل می شود. این یک فناوری پیشرفته است که امکان دارد کلید غلبه بر این موانع باشد. این شیوه امکان الگوبرداری شیمیایی دقیق یک تراشه پوشش داده شده با پلیمر را فراهم می آورد و عملکرد FET های فردی را با گیرنده های زیستی مختلف، مانند آنتی بادی ها یا آپتامرها، در وضوح هایی به اندازه ۲۰ نانومتر ممکن می سازد. این شیوه دری را به روی توسعه سنسورهای مبتنی بر FET باز می کند که می توانند بسیاری از عوامل بیماری زا را بر روی یک تراشه واحد با حساسیت بی نظیر شناسایی کنند.
در آزمایش ها، سنسورهای FET با استفاده از tSPL عملکرد قابل توجهی نشان داده اند و غلظت های کمتر از ۳ اتمی از پروتئین های سارس -کوو-۲ و کمتر از ۱۰ ذره ویروس زنده در هر میلی لیتر را شناسایی نمودند، در حالیکه به صورت موثر بین انواع مختلف ویروس ها تمایز قائل می شدند.
توانایی شناسایی قابل اعتماد چنین مقدار اندکی از عوامل بیماری زا، گامی حیاتی در جهت ایجاد دستگاههای تشخیصی قابل حمل است که می توانند روزی در محیط های مختلف، از بیمارستان ها تا خانه ها مورد استفاده قرار گیرند.
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب