Молекулярный электронный чип

03.02.2022

Компания Roswell Biotechnologies сообщила о завершении разработки и успешных испытаниях биосенсорного чипа нового поколения. Датчик способен определять одиночные молекулы, активность ферментов и даже в реальном времени следить за процессом синтеза ДНК. Такая возможность не только упрощает расшифровку биоматериала, но также открывает путь к устройствам записи данных на ДНК-носителях.

Ученые давно разрабатывают биосенсорные чипы, но пандемия COVID-19 значительно подтолкнула процессы поиска решений. Компания Roswell Biotechnologies вместе с коллегами из бельгийского центра Imec за неполных два года прошли путь от проекта к готовому решению. Опытный датчик на кремниевой подложке разрешением 16 тыс. пикселей способен работать со скоростью 1000 кадров в секунду, что дает возможность моментальной диагностики вирусов, лекарств, секвенирования ДНК, анализа белков и многое другое, на что раньше приходилось тратить массу времени и средств.

Согласно заявлению разработчиков, они создали первый в истории молекулярный датчик, который открывает путь к запуску закона Мура в сфере биодетектирования. Массив может масштабироваться до новых значений плотности и точности детектирования, повышая скорость и качество исследований биоматериала. Элементарным прибором детектирования является специальная молекула в каждом пикселе датчика, которая захватывает образец биоматериала и дает возможность точно определить его состав.

Предложенная Roswell платформа состоит из программируемого полупроводникового чипа с масштабируемой архитектурой массива датчиков. В состав чипа входят также многоканальные АЦП для перевода информации в цифровую форму для ее дальнейшего анализа средствами машинного обучения. Элементарный пиксель датчика представляет собой два наноэлектрода с зазором в 20 нм. Для оценки биоматериала между зазорами подвешивается молекулярная ниточка из активного биологического материала, например, синтетического альфа-спирального белка. Такой белок и захватывает образец биоматериала для дальнейшего тестирования.

Через электроды и молекулярную ниточку пропускают электрический ток. Сила тока будет зависеть от сопротивления цепи и точно указывать на целевой биоматериал, захваченный датчиком. Точность определения материала настолько высокая, что технология может применяться в качестве считывающего устройства для записи данных на ДНК. Пиксели датчика могут нести встроенные ферменты ДНК-полимеразы, что дает возможность прямого электрического наблюдения за действием этого фермента, когда он элемент за элементом копирует фрагмент ДНК. Современная диагностика такого не позволяет, работая с ДНК лишь посредством косвенных измерений. Это способно перевернуть медицину и биологические исследования во множестве смежных сфер: в палеонтологии, криминалистике, сельском хозяйстве и много где еще.

<< Назад: Микрофоны для караоке TeslaMic 03.02.2022

>> Вперед: Искусственная мышца на основе природных белков 02.02.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Влияние лунных циклов на сон человека 24.09.2021 В Швеции ученые провели крупнейшее исследование, в рамках которого изучили как лунные циклы влияют на человеческий сон. В рамках исследования группа ученых вела наблюдение за сном более 850 человек. С помощью полисомнографии эксперты фиксировали продолжительность и качество сна испытуемых в течение ночи. Такие однодневные измерения собирались в течение нескольких лет как у мужчин, так и у женщин. Собранные данные в итоге охватывали разные стадии лунного цикла: новолуние, полнолуние, убывающая луна и период до следующего новолуния. Полученные результаты подтверждают, что лунные циклы действительно оказывают значительное влияние на сон, но не для всех. "Как оказалось, у мужчин во время растущей луны снижалось качество сна и увеличивалось время бодрствования в сравнении с данным в период убывающей луны. В это же время, лунный цикл не оказал существенного влияния на сон у женщин", - говорит нейробиолог и один из авторов исследования из Упсальского университета Кристиан Бенедикт. Женщины, участвовавшие в исследовании, спали в среднем почти на 12 минут меньше в период растущей луны в сравнении с периодом убывающей луны. Мужчины же спали на 20 минут меньше в период растущей луны. Среди мужчин также были и другие маркеры негативного влияния на сон: снижение качества сна на 3,4%, большие периоды бодрствования и более серьезные нарушения стадий сна. На протяжении тысячелетий считалось, что полнолуние связано с обострением психических заболеваний. Еще Аристотель выдвинул идею о том, что из-за высокого содержания жидкости в мозге, орган становится восприимчивым к фазам Луны. Такая теория о "приливах" разума привела к тому, что полнолуние долгое время ассоциировалось с агрессивным поведением, припадками и психическими заболеваниями. Исследование не подтвердило никакой связи между Луной и психическим здоровьем. Также пока нет убедительных доказательств о влиянии Луны на физическое состояние человека.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026