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:

Большой адронный коллайдер прекращает работу 16.01.2026

Физика элементарных частиц - одна из самых передовых областей науки, где каждый эксперимент может изменить наше понимание мироздания. Центральным инструментом этих исследований является Большой адронный коллайдер (LHC), уникальный ускоритель частиц, позволяющий изучать самые фундаментальные законы природы. Недавно стало известно, что LHC временно прекращает свою работу для масштабной модернизации, которая подготовит его к новому этапу экспериментов с гораздо большей производительностью. Коллайдер, расположенный в подземном тоннеле вдоль швейцарско-французской границы, создает столкновения частиц на невероятно высоких энергиях. Именно здесь в 2012 году ученые открыли бозон Хиггса - ключевую частицу, объясняющую, почему другие элементарные частицы имеют массу. Это открытие стало одним из самых значимых событий современной физики и подтвердило предсказания Стандартной модели. Причиной временной остановки LHC стало развертывание проекта High-Luminosity LHC (HL-LHC). Модернизация позв ...>>

Робот-бармен AI Barmen 16.01.2026

Американские инженеры создали AI Barmen - робота-бармена, способного не только готовить коктейли, но и запоминать предпочтения гостей. AI Barmen представляет собой автономную систему, которую можно устанавливать практически в любых местах - от баров и ресторанов до гостиниц, аэропортов и корпоративных мероприятий. Робот сочетает механический манипулятор с интеллектуальной программой, которая подбирает напитки на основе истории заказов конкретного пользователя. Гости могут оставаться анонимными или разрешить системе запоминать их вкусы, что позволяет получать одинаково качественный персонализированный коктейль в любой точке, где установлен AI Barmen. Робот готовит широкий спектр коктейлей с высокой точностью, контролирует запасы ингредиентов и автоматически ведет учет, что снижает затраты и минимизирует ошибки. Для работы устройства достаточно стандартной розетки, подключение к воде не требуется, что делает его мобильным и удобным для эксплуатации в самых разных условиях. Систе ...>>

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива Миниатюрный ключевой компонент для квантового компьютера 05.12.2017 Группа исследователей из Сиднейского университета, Сэнфордского университета и компании Microsoft добилась успеха в создании миниатюрного варианта одного из ключевых компонентов, используемых в технологиях квантовых вычислений. Помимо этого, данная работа является первым случаем практического применения экзотического состояния материи, которое называется топологическим изолятором. Топологические изоляторы были открыты только в 2006 году и за их открытие была присуждена Нобелевская премия по физике 2016 года. В отличие от знакомых нам состояний материи, твердого тела, жидкости или газа, топологические изоляторы представляют собой материалы, основной объем которых действует как электрический изолятор, а электрическая проводимость сохраняется лишь на участках, прилегающих к поверхности. Манипуляции с такими материалами позволяют создать схемы, которые обеспечивают взаимодействие между квантовыми и традиционными (электронными) системами, что жизненно необходимо для построения квантовых компьютеров. Созданный учеными компонент квантовых систем называется микроволновым циркулятором, он действует как своего рода участок кольцевой дороги, позволяя электрическим сигналам распространяться только в одном направлении, по часовой стрелке или обратно. Подобные устройства широко используются в базовых станциях мобильной связи, в радарных системах, однако, размеры таких устройств достаточно велики, они сопоставимы с размерами кисти руки человека. Новый циркулятор, созданный учеными, имеет размер в тысячу раз меньше размеров его традиционных "собратьев". Такое сокращение размера стало возможным за счет свойства топологических изоляторов изменять скорость распространения проходящих через них электрических сигналов и электромагнитных волн, в том числе и света. Малые габариты циркулятора нового типа позволят интегрировать их на поверхность квантовых чипов в больших количествах, что необходимо для обеспечения работоспособности квантовых компьютеров.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026