Пластиковый транзистор усиливает биохимический сигнал

10.04.2023

Молекулы в нашем теле постоянно общаются. Некоторые из этих молекул обеспечивают биохимический отпечаток пальца, который может указать, как заживает рана, действует ли лечение рака или нет, или вирус вторгся в организм. Если бы мы могли ощущать эти сигналы в режиме реального времени с высокой чувствительностью, тогда мы могли бы быстрее распознавать проблемы со здоровьем и следить за прогрессированием болезни.

Теперь исследователи Северо-Западного университета разработали новую технологию, облегчающую подслушивание внутренних разговоров нашего тела.

Хотя химические сигналы организма невероятно слабы, что затрудняет их обнаружение и анализ, специалисты разработали новый метод, усиливающий сигналы более чем в 1000 раз. Транзисторы, строительный блок электроники могут усиливать слабые сигналы, чтобы обеспечить усиленный выход. Новый подход упрощает обнаружение сигналов без сложной и громоздкой электроники.

Обеспечивая усиление слабых биохимических сигналов, новый подход делает современную медицину на шаг ближе к диагностике на месте и мониторингу заболеваний в реальном времени.

Хотя они передают жизненно важную информацию, наполненную потенциалом для диагностики и лечения, многие химические датчики выдают слабые сигналы. На самом деле медицинские работники часто не могут расшифровать эти сигналы, не принимая образец (кровь, пот, слюна) и не пропуская его через высокотехнологичное лабораторное оборудование. Обычно это оборудование дорогостоящее и, возможно, даже расположено за пределами предприятия. И для возвращения результатов может потребоваться невыносимо много времени. Однако команда Ривне стремится почувствовать и усилить эти скрытые сигналы, не выходя из тела.

Другие ученые исследовали электрохимические сенсоры для биосенсора с помощью аптамеров, представляющих собой отдельные цепи ДНК, предназначенные для связывания с конкретными мишенями. После успешного связывания с интересной мишенью аптамеры действуют как электронный переключатель, складываясь в новую структуру, запускающую электрохимический сигнал. Но только с аптамерами сигналы часто слабы и очень восприимчивы к шумам и искажениям, если не проверить в идеальных и хорошо контролируемых условиях.

Чтобы избежать этой проблемы, команда Rivnay оснастила усилитель на традиционном датчике на основе электродов и разработала датчик на основе электрохимического транзистора с новой архитектурой, который может ощущать и усиливать слабый биохимический сигнал. В этом новом устройстве используется электрод для восприятия сигнала, но соседний транзистор предназначен для усиления сигнала. Исследователи также включили встроенный тонкопленочный электрод сравнения, чтобы сделать усиленные сигналы более стабильными и надежными.

Чтобы проверить новую технологию, команда Ривнай обратилась к обычному цитокину, типу сигнального белка, который регулирует иммунный ответ и участвует в восстановлении и регенерации тканей. Измеряя концентрацию определенных цитокинов вблизи раны, эксперты могут оценить, насколько быстро рана заживает, есть ли новая инфекция или другие медицинские вмешательства.

В серии экспериментов Ровнай и его команда смогли усилить сигнал цитокинов на три-четыре порядка величины по сравнению с традиционными методами определения аптамеров на основе электродов. Несмотря на то, что технология показала хорошие результаты в экспериментах по определению сигналов цитокинов, она должна иметь возможность усиливать сигналы от любой молекулы или химического вещества, включая антитела, гормоны или лекарства, где схема обнаружения использует электрохимические репортеры.

<< Назад: Найдено оптимальное расстояние между рядками картофеля 11.04.2023

>> Вперед: Обнаружена самая глубоководная рыба в мире 10.04.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Дроны над стройплощадкой, роботы под ней 26.09.2026

Строительная отрасль постепенно осваивает робототехнику, искусственный интеллект и автономные системы, однако большинство подобных технологий пока выполняет отдельные операции, оставаясь под контролем человека. Европейские специалисты намерены сделать следующий шаг и создать целую автономную строительную систему, в которой наземные роботы и дроны будут самостоятельно координировать свои действия. Проект ориентирован прежде всего на возведение деревянных модульных конструкций и предполагает необычный принцип монтажа - фактически строительство сверху вниз. Британская архитектурная студия Foster + Partners вместе с семью европейскими университетами получила 4 млн фунтов на трехлетнюю разработку такой системы. Финансирование выделено в рамках программы Pathfinder Европейского инновационного совета. Партнерами проекта стали Университет Бристоля, Университет Южной Дании, Мюнхенский технический университет, Университет Пизы, Делфтский технический университет, Бирмингемский университет и Мю ...>>

Аммиак животноводческих помещений - ресурс для сельского хозяйства 25.09.2026

Животноводство сталкивается сразу с несколькими связанными проблемами: выбросами аммиака, необходимостью контролировать воздействие ферм на окружающую среду и высокой потребностью растениеводства в азотных удобрениях. Бельгийская инженерная разработка Circlair предлагает объединить решение этих задач в одной системе. Технология позволяет улавливать аммиак из воздуха животноводческих помещений, перерабатывать его в соединение азота, пригодное для внесения в почву, и тем самым возвращать часть потерянного ресурса обратно в сельскохозяйственный цикл. Основой процесса становится аммиак, выделяющийся в помещениях, где содержится скот. Вместо того чтобы позволять ему поступать непосредственно в атмосферу, система Circlair улавливает это соединение и подвергает его химической обработке. В результате образуется нитрат аммония - азотное соединение, которое используется в растениеводстве в качестве удобрения. Таким образом, вещество, которое первоначально рассматривается как нежелательный выб ...>>

Случайная новость из Архива Микрофон с подогревом 04.05.2000 Новый сверхминиатюрный микрофон немецкой фирмы "Зеннхайзер" не имеет мембраны. Чувствительным элементом служат две тончайшие платиновые проволочки, подогреваемые пропускаемым через них электротоком. Звуковые колебания воздуха слегка охлаждают проволочки, их сопротивление падает, а эти колебания сопротивления усиливаются и преобразуются в звук.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026