Ultrasensitiv biosensor lovende til medicinsk diagnostik

(Phys.org) - Forskere har skabt en ultralydsfølsom biosensor, der kunne åbne nye muligheder for tidlig opdagelse af kræft og "personlig medicin", der er skræddersyet til den specifikke biokemi hos de enkelte patienter.

Enheden, som kunne være flere hundrede gange mere følsom end andre biosensorer, kombinerer attributterne for to klart forskellige typer sensorer, sagde Muhammad A. Alam, en professor i el- og computerteknik på Purdue University.

"Individuelt, begge disse typer biosensorer har begrænset følsomhed, men når du kombinerer de to, får du noget, der er bedre end enten, " han sagde.

Fundene er detaljeret i et papir, der blev vist mandag (14. maj) i Procedurer fra National Academy of Sciences . Papiret blev skrevet af Purdue -kandidatstuderende Ankit Jain, Alam og Pradeep R. Nair, en tidligere Purdue -doktorand, der nu er fakultetsmedlem ved Indian Institute of Technology, Bombay.

Enheden ╨ kaldet en Flexure -FET biosensor - kombinerer en mekanisk sensor, som identificerer et biomolekyle baseret på dets masse eller størrelse med en elektrisk sensor, der identificerer molekyler baseret på deres elektriske ladning. Den nye sensor registrerer både opladede og uladede biomolekyler, muliggøre et bredere anvendelsesområde end hver eneste type sensor alene.

Sensoren har to potentielle anvendelser:personlig medicin, hvor en registrering af proteiner og DNA registreres for individuelle patienter for at træffe mere præcise diagnostiske og behandlingsbeslutninger; og tidlig opdagelse af kræft og andre sygdomme.

I tidlig kræftdiagnostik, sensoren muliggør påvisning af små mængder af DNA -fragmenter og proteiner deformeret af kræft længe før sygdommen er synlig gennem billeddannelse eller andre metoder, Sagde Alam.

Sensorens mekaniske del er en vibrerende cantilever, et stykke silikone, der ligner et lille dykbræt. Under transporteren er der placeret en transistor, som er sensorens elektriske del.

I andre mekaniske biosensorer, en laser måler udligningsfrekvensen eller afbøjningen af ​​cantilever, som ændres afhængigt af hvilken type biomolekyle der lander på cantilever. I stedet for at bruge en laser, den nye sensor bruger transistoren til at måle vibration eller nedbøjning.

Sensoren maksimerer følsomheden ved at sætte både cantilever og transistor i en "bias". Cantilever er forudindtaget ved hjælp af et elektrisk felt for at trække det nedad som med en usynlig streng.

"Denne forbøjning øger følsomheden betydeligt, "Sagde Jain.

Transistoren er forudindtaget ved at anvende en spænding, også at maksimere dens ydeevne.

"Du kan gøre enheden følsom over for næsten ethvert molekyle, så længe du konfigurerer sensoren korrekt, "Sagde Alam.

En vigtig innovation er eliminering af en komponent kaldet en "referenceelektrode, "som er påkrævet for konventionelle elektriske biosensorer, men ikke kan miniaturiseres, begrænsning af praktiske anvendelser.

"Eliminering af behovet for en referenceelektrode muliggør miniaturisering og gør det muligt for billige omkostninger, point-of-care applikationer på lægerkontorer, "Sagde Alam.

Der er indgivet en amerikansk patentansøgning på konceptet.