Случайный выдох ученого приводит к усовершенствованию детектора ДНК

Это была утомительная работа. Чипы плохо контактировали друг с другом.

Мадейски осторожно ткнул в чипсы, затем посмотрел поверх микроскопа.
И выдохнул.
Внезапная волна теплого воздуха прокатилась по нанофильтру, передавая его на датчик – прямо на цель. «Несчастный случай» привел Мадейски к важному выводу: водяной пар в его дыхании сконденсировался на устройстве, в результате чего нанофильтр плотно прилегал к датчику.

"Это было похоже на действительно высокотехнологичную временную татуировку, которую я сделал случайно; лизать и наклеивать!"говорит аспирант в лаборатории Джеймса МакГрата, профессора биомедицинской инженерии в Университете Рочестера.
Так водяной пар стал неотъемлемой частью разработки нового устройства для обнаружения биомаркеров ДНК, связанных с болезнями.

Устройство, созданное лабораторией МакГрата в сотрудничестве с профессором Винсентом Табард-Коссой и аспирантом Кайлом Бриггсом из Университета Оттавы, описано в статье, опубликованной на сайте Nano Letters. Статья и изображение из самодельной анимации устройства в работе Мадейски будут выделены на обложке печатного выпуска за февраль 2018 г.

‘Замечательное сооружение’
Устройство состоит из трех ультратонких слоев:
нанопористая мембрана из нитрида кремния, которая служит предварительным фильтром.
мембрана биосенсора с одной нанопорой.

разделительный слой, который разделяет их всего на 200 нм.
Такое расположение создает нанополость, заполненную менее чем фемтолитром жидкости – или примерно в миллион раз меньше, чем самые маленькие капли дождя.

Во время работы устройство использует электрическое поле, чтобы заманить нить ДНК, чтобы войти в одну из пор предварительного фильтра, а затем пройти через нанополость, чтобы достичь поры нижележащей мембраны сенсора. Это вызывает изменения в электрическом токе устройства, которые можно обнаружить и проанализировать. Тот факт, что ДНК должна последовательно удлиняться, чтобы пройти через комбинацию из двух мембран, повышает точность и воспроизводимость обнаружения.
«Это замечательная структура», – говорит МакГрат. «Мы создали интегрированную систему с высокопористым фильтром в пределах молекулярной досягаемости сенсора.

Я думаю, что есть много датчиков, особенно тех, которые ищут биомаркеры в необработанных биологических жидкостях, которым было бы полезно отфильтровывать нежелательные молекулы непосредственно перед детектором."
Метод изготовления мгновенно смачивает нанополость, что часто затруднено в наномасштабе. Устройство содержит десятки таких нанополостей, которые в конечном итоге могут увеличить количество материала, который может быть подвергнут скринингу, за счет включения параллельного обнаружения биомаркеров.

Решение проблем, которые нужно решить другим

Лаборатория Табарда-Косса использует твердотельные устройства с нанопорами, чтобы найти новые способы манипулирования и определения характеристик отдельных молекул. Его лаборатория была заинтересована в поиске новых материалов, которые можно было бы использовать для обнаружения биомаркеров. Предварительный фильтр в новом устройстве решает проблему с другими кремниевыми нанопорными детекторами: они более склонны к засорению, чем альтернативные устройства, которые используют эти биологические поры для обнаружения.

С другой стороны, биологические мембраны менее стабильны, чем твердотельные нанопоры, отмечает МакГрат.
«Мы любим применять наши мембранные технологии для решения проблем, которые нужно решать другим. Это очень хороший пример.,"Макграт говорит.
МакГрат является соучредителем SiMPore, стартапа в университете, который разрабатывает портативные устройства на основе микросхем, которые включают силиконовые мембраны для различных приложений, от биологического зондирования до диализа.

«Я думаю, что мы собираемся реализовать практические преимущества этой технологии в ближайшем будущем», – говорит он. Второе поколение нового устройства, разработанного в SiMPore, включает предварительный фильтр прямо на чипах во время производства в масштабе пластин, «так что никто больше не дышит», – отмечает он. "На самом деле все это построено как единое целое и должно упростить дальнейшие исследования. Это заслуга изобретательности SiMPore и большое наследие Грега."

Блог автомобилиста