Транзистор от съвсем нов тип 1000 пъти усилва биохимичните сигнали на тялото

Молекулите в нашето тяло са в постоянна комуникация помежду си. Някои от тях могат да ни дадат важна информация за здравословното състояние на организма, за ефективността на терапията или за хода на дадена инфекция. Ако можехме да разпознаваме тези сигнали в реално време, щяхме да можем да диагностицираме заболяванията по-бързо. Нова транзисторна технология, разработена в САЩ, открива възможността за създаване на точно такива медицински импланти.

Изследователи от Северозападния университет са разработили нова технология, която улеснява долавянето на вътрешните комуникации на тялото. Въпреки че химическите сигнали, произвеждани от телата ни, са изключително слаби, създадените от учените, базирани на пластмаса транзистори могат да ги усилят над 1000 пъти. Новият подход улеснява откриването на сигнала без да се налага използването на сложна и тромава електроника, пише Science Daily.

Много от съвременните химически сензори генерират сигнал, който е твърде слаб, за да бъде използван ефективно, поради което здравните работници често пъти не могат да го разчетат, без да вземат биологична проба и да я анализират в лаборатория. Това отнема много време и усилия. Новите сензори са в състояние да усилват вътрешните сигнали, така че да не се налага да се анализират каквито и да било проби.

Учените са решили в качеството на електрохимични сензори да използват аптамери – ДНК молекули, които се свързват със специфични мишени. След като се свържат с такава цел, те действат като електронен превключвател, като се разпадат в нова структура, която задейства електрохимичния сигнал. Въпреки това, системата само от аптамери дава слаб сигнал и е податлива на смущения.

Учените са преодолели този проблем, като са използвали усилващ компонент, свързан с традиционния сензор с електроди, и електрохимичен транзистор с нова архитектура, който може да регистрира и усилва слабия биохимичен сигнал. В новото устройство електродът се използва за приемане на сигнала, а съседният транзистор го усилва. Интегрираният тънкослоен референтен електрод прави усилените сигнали по-стабилни и надеждни.

За да тестват изобретението, изследователите са използвали често срещания цитокинов протеин, който регулира имунния отговор. Чрез измерване на концентрацията на цитокини в близост до увредената тъкан, те успяват да оценят скоростта на заздравяване, наличието на нова инфекция и дали е необходима медицинска намеса. В поредица от експерименти учените са успели да засилят сигналите за цитокини с три до четири порядъка в сравнение с конвенционалните методи за измерване на аптамери.

Екипът е убеден, че усилвателят ще работи също толкова добре с всяка друга молекула или химично съединение, включително антитела, хормони или лекарства. Учените прогнозират, че тяхното изобретение ще бъде в основата на имплантируеми биосензори или носими устройства, способни както да диагностицират, така и да реагират на проблемите на организма.