Новый датчик для обнаружения биологических макромолекул в сотни раз чувствительнее предшественников — и открывает дорогу медицине будущего.
Чувство молекул: Двойная природа Flexure-FET

Представьте себе миниатюрное, почти незаметное устройство, которое сможет постоянно отслеживать ключевые показатели здоровья нашего организма, и в нужный момент дать сигнал докторам… Непрерывно фиксировать наличие и количество молекул-маркеров, гормонов и белков, и создавать индивидуальный профиль вашей активности для точной диагностики всех заболеваний и расстройств… Почти моментально обнаруживать развитие рака… Да это просто удивительная возможность! Но еще удивительнее то, что новая разработка американских ученых из группы Мухаммада Элама (Muhammad Alam) открывает прямую дорогу к созданию подобных устройств.

Предложенный ими биосенсор Flexure-FET в сотни раз более чувствителен, нежели созданные до сих пор, а кроме того он объединяет в себе функции сенсоров двух разных типов, механического и электрического. Механический сенсор решает задачу идентификации биологических макромолекул по их массе и размерам, а электрический — по заряду. «Оба эти типа по отдельности имеют ограниченную чувствительность, но объединив их вместе, вы получите нечто большее, чем простая сумма двух», — говорит профессор Элам.

Механическая часть датчика представляет собой тончайшую изогнутую кремниевую пластину, напоминающую трамплин, а электрическую — расположенный под ней транзистор (см. схему слева). Обычные механические молекулярные сенсоры с помощью лазерного луча замеряют отклонение и частоту вибрации пластины, которая определяется массой и формой осевших на ней молекул. У Flexure-FET эту функцию выполняет транзистор. При этом кремниевый мостик под действием внешнего электрического поля заранее максимально сгибается вниз, что позволяет достичь максимальной точности измерений.

Такой «двойственный» биосенсор может работать с молекулами самых разных размеров, форм, заряженными и незаряженными. К примеру, обнаруживая мельчайшие концентрации определенных фрагментов ДНК и белков, он диагностирует рак задолго до того, как болезнь станет доступной для обнаружения любыми другими методами.

По пресс-релизу Purdue University