Sensores de electrónica molecular en chips semiconductores


La nueva plataforma de electrónica molecular detecta interacciones moleculares con múltiples presagios a nivel de una sola molécula en tiempo real

La plataforma de electrónica molecular consta de un chip semiconductor programable con una arquitectura de matriz de sensores escalable. Cada elemento de la matriz consta de un amperímetro eléctrico que controla la corriente que fluye a través de un cable molecular diseñado con precisión ensamblado para abarcar nanoelectrodos que lo acoplan directamente al circuito.

El sensor se programa conectando la molécula de sonda deseada al cable molecular a través de un sitio de conjugación central diseñado. La corriente observada proporciona una lectura electrónica directa y en tiempo real de las interacciones moleculares de la sonda. Estas mediciones de corriente versus tiempo a escala de picoamperios se leen en forma digital desde la matriz de sensores a una velocidad de 1000 cuadros por segundo para adquirir datos de interacción molecular con alta resolución, precisión y rendimiento.

"El objetivo de este trabajo es colocar la biodetección en una base tecnológica ideal para el futuro de la medicina de precisión y el bienestar personal", agregó Barry Merriman, PhD, cofundador y director científico de Roswell. “Para hacer esto, la tecnología del biosensor no solo debe instalarse en el chip, sino de la manera correcta, con el tipo correcto de sensor. Reducimos previamente el elemento de detección al nivel molecular para crear una plataforma de biodetección que combina una forma completamente nueva de medición de una sola molécula en tiempo real con una hoja de ruta de escalado ilimitado a largo plazo para instrumentos de prueba más pequeños, rápidos y económicos. "

La nueva plataforma de electrónica molecular detecta interacciones moleculares con múltiples presagios a nivel de una sola molécula en tiempo real. Presenta una amplia gama de moléculas de sonda, incluidos ADN, aptámeros, anticuerpos y antígenos, y la actividad de enzimas relevantes para el diagnóstico y la secuenciación, incluida una enzima CRISPR-Cas que se une a su ADN objetivo. Ilustra una amplia gama de aplicaciones para tales sondas, incluido el potencial para pruebas rápidas de COVID, descubrimiento de fármacos y proteómica.

El sensor electrónico molecular también puede leer secuencias de ADN. En este sensor, una ADN polimerasa, la enzima que copia el ADN, se integra en el circuito y el resultado es una observación eléctrica directa de la acción de esa enzima mientras copia una pieza.
de ADN, letra por letra.

A diferencia de otras tecnologías de secuenciación que se basan en mediciones indirectas de la actividad de la polimerasa, este enfoque logra la observación directa en tiempo real de una enzima ADN polimerasa que contiene nucleótidos. Estas señales de actividad se pueden analizar utilizando algoritmos de aprendizaje automático para permitir la lectura de la secuencia.

"El sensor de secuenciación de Roswell ofrece una visión nueva y directa de la actividad de la polimerasa y tiene el potencial de hacer avanzar la tecnología de secuenciación en órdenes de magnitud adicionales en velocidad y costo", dijo el profesor George Church, miembro de la Academia Nacional de Ciencias y del Consejo Asesor Científico de Roswell. Miembro. "Este chip ultraescalable abre la posibilidad de una secuenciación altamente distribuida para la salud personal o el monitoreo ambiental y para futuras aplicaciones de rendimiento ultraalto, como el almacenamiento de datos de ADN a escala de exabytes".




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