Новый транзистор усиливает биохимические сигналы тела в 1000 раз
Исследователи из Северо-Западного университета разработали новую технологию, облегчающую прослушку внутренних переговоров организма. Хотя химические сигналы, которые подает наше тело, крайне слабые, созданные ученые транзисторы могут усилить их более чем в 1000 раз. Новый подход облегчает обнаружение сигнала без сложной и громоздкой электроники, https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230331162704.h... Science Daily.
Многие современные химические датчики создают слишком слабый сигнал, чтобы его можно было эффективно использовать, так что медработники зачастую не могут расшифровать его, не взяв биологический образец и не проведя лабораторный анализ. На это уходит много времени и усилий. Новые датчики способны усиливать внутренние сигналы, так что проводить анализ образцов не придется.
Ученые решили использовать в качестве электрохимических датчиков аптамеры, молекулы ДНК, которые связываются с определенными мишенями. Соединившись с такой мишенью, они выполняют роль электронного переключателя, сворачиваясь в новую структуру, которая запускает электрохимический сигнал. Однако система из одних аптамеров дает слабый сигнал и подвержена помехам.
Преодолеть эту проблему ученым помог усиливающий компонент, подключенный к традиционному датчику с электродами, а также электрохимический транзистор с новой архитектурой, который способен воспринимать и усиливать слабый биохимический сигнал. В новом устройстве электрод используется для получения сигнала, а усиливает его соседний транзистор. Встроенный тонкопленочный электрод сравнения делает усиленные сигналы более стабильными и надежными.
Для того чтобы испытать изобретение, исследователи взяли обычный белок цитокин, регулирующий иммунную реакцию. Измерив концентрацию цитокинов возле поврежденных тканей, он смогли оценить скорость заживления, наличие новой инфекции и понять, требуется ли медицинское вмешательство. В серии экспериментов ученые смогли усилить сигналы цитокинов на три-четыре порядка по сравнению с обычными методами измерения аптамеров.
Команда убеждена, что усилитель покажет такой же высокий результат с любой другой молекулой или химическим соединением, включая антитела, гормоны или медицинские препараты. Ученые предполагают, что их изобретение ляжет в основу вживляемых биодатчиков или носимых устройств, которые будут в состоянии и диагностировать неполадки в организме, и реагировать на них.
Световодные свойства паучьего шелка https://hightech.plus/2022/08/03/niti-pautini-prevratili-v-o... китайским ученым разработать практичные, компактные и биосовместимые датчики, способные обнаруживать и измерять незначительные изменения в коэффициенте преломления биологических растворов, например глюкозы. Возможно, однажды такой сенсор будут применять для определения уровня сахара в крови или для других биохимических анализов.