В современном мире, где нас окружает множество угроз для здоровья, от быстро распространяющихся вирусов до хронических заболеваний и устойчивых бактерий, потребность в быстрых, надежных и простых в использовании домашних диагностических тестах стала еще более важной. Представьте себе будущее, в котором такие тесты можно проводить непосредственно по выдыхаемому воздуху с помощью небольшого, портативного устройства, напоминающего умные часы.

Новое исследование и его значимость

Новое исследование ученых Школы инженерии Тэндон Нью-Йоркского университета, опубликованное в Nanoscale, делает это будущее доступным уже сейчас. Они разработали технологию изготовления микрочипов с полевыми транзисторами, которые выступают в качестве биосенсоров.

Этот передовой подход позволяет получить более быстрое получение результатов, тестирование на несколько заболеваний одновременно и мгновенное передачу данных медицинским услугам. Доктор Давуд Шахрджерди, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники, пояснил важность этого достижения.

Полевые транзисторы и их роль

Полевые транзисторы являются основой современной электроники. Ученые смогли адаптировать их для работы в качестве биосенсоров с невероятной чувствительностью, достигнув концентраций до фемтомолярных или одной квадриллионной моля. Это стало возможным благодаря включению наноматериалов, таких как нанопроволоки, оксид индия и графен. Однако сложность заключалась в настройке каждого транзистора на конкретный патоген, когда они находятся на одном кристалле. Использованные методы не были масштабируемыми, что оставляло "диагностические чипы" в стенах лаборатории.

Проблему решили термосканирующая зондовая литография. Эта прорывная технология позволяет изготовлять микросхемы с разрешением до 20 нанометров и функционализировать отдельные транзисторы с различными биорецепторами, такими как антитела или аптамеры.

Тестирование на микрочипах

В ходе испытаний транзисторы-биосенсоры, изготовленные по новому методу, продемонстрировали впечатляющую чувствительность. Они обнаружили шиповидные белки SARS-CoV-2 в концентрации 3 аттомоля и живые вирусные частицы от 10 штук на миллилитр. Кроме того, они могли различать различные вирусные типы, включая грипп A.

Такие параметры открывают широкие возможности для производства сложных, портативных диагностических устройств, которые могут полностью изменить современную медицину. Они также помогут в поиске инновационных решений по безопасности зданий в отношении биологических угроз.