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:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Согласующий трансформатор BALF-SPI2-02D3 09.03.2019 Согласующий трансформатор BALF-SPI2-02D3 (балун) от STMicroelectronics позволяет существенно упростить подключение антенны к приемопередатчику S2-LP. Балун заменяет большое количество согласующих LC-элементов, сокращает место на плате и упрощает логистику электронных компонентов. Кроме приведения комплексного импеданса трансивера к стандартным 50 омам, балун BALF-SPI2-02D3 содержит встроенный фильтр, что повышает устойчивость к помехам при приеме и ослабляет внеполосные излучения при передаче (более 52 dB для 2fo). BALF-SPI2-02D3 выполнен по оригинальной технологии STMicroelectronics на стеклянной подложке и работает в расширенном температурном диапазоне от -40°C до +105°C. Особенности BALF-SPI2-02D3: 50-омный активный номинальный выход; согласован для S2-LP TXRX на 433 МГц; малые вносимые потери; хорошее согласование по фазе и амплитуде; малые размеры 1,55х2,1 мм; низкий профиль; высокие радиочастотные характеристики.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025