Новый метод сборки нанопроводов для диагностики рака и других заболеваний
Исследователи из Университета штата Пенсильвания предложили новый подход «снизу вверх» для производства миниатюрных медицинских устройств, способных одновременно тестировать множество молекул, таких как вирусы или маркеры рака.
Проблема традиционного подхода
Обычный «сверху вниз» метод начинается с кремния, из которого вырезаются нанорезонаторы. Этот процесс создаёт множество почти идентичных устройств, но имеет ограничения: химические зонды или другие модификации материалов приходится добавлять уже после изготовления устройств на чипе.
Преимущества метода «снизу вверх»
Новый подход более гибкий:
- Нанопровода изготавливаются вне чипа из любого подходящего материала (неорганического или органического).
- Молекулы-зонды можно прикрепить к проводам вне чипа, используя оптимальные для каждой молекулы условия.
- Затем группы функционализированных нанопроводов можно разместить на чипе в нужных местах и в нужном количестве.
Как работает метод
Исследователи описали свой подход на примере создания массива резонаторов (Nature Nanotechnology):
- На чипе создаётся массив крошечных прямоугольных углублений (колодцев) с помощью фоторезиста.
- Раствор с нанопроводами (уже с прикреплёнными зондами) пропускается по поверхности чипа.
- Электрод под колодцами создаёт электрическое поле, которое захватывает провода, выравнивает их и направляет в колодцы. Оказавшись в колодце, провод отталкивает другие, что обеспечивает в основном один провод на колодец.
- После размещения проводов используется подход «сверху вверх»: методом электроосаждения металла нанопровод надёжно закрепляется (якорится) в колодце, образуя «трамплинный» резонатор.
Результаты и перспективы
- Метод позволяет контролировать размещение проводов с высоким выходом годных устройств.
- Функциональность нанопроводов с молекулами-зондами сохраняется после интеграции в чип: целевые молекулы избирательно связываются только с соответствующими зондами.
- Испытания резонаторов из монокристаллического кремния и поликристаллического родия показали, что якоря однородны и обеспечивают качественный отклик даже при умеренном вакууме (около 0.001 атмосферы), достижимом с помощью небольших насосов.
Видение исследователей — создание больших массивов наноразмерных устройств с множеством различных зондов для одновременного обнаружения множества мишеней, размещая разные группы функционализированных нанопроводов на чипах последовательно.