سایت NBIC- محققان سوئیسی دانشگاه EPFL موفق به ساخت دستگاهی بسیار کوچک با تراشه‌ی اپتیکی شدند که قادر به تشخیص سریع ۱۷۰۰۰ مولکول مختلف در نمونه‌ی خون است.
آزمایشگاه تراشه‌ای اپتیکی با دقت نانومتری
به گزارش سایت فناوری های همگرا (NBIC) آیا روزی فرا خواهد رسید که انجام معاینات پزشکی بدون مراجعه به پزشک امکان‌پذیر باشد؟ یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه EPFL نوعی آزمایشگاه اپتیکی کوچک ساخته‌اند که بر روی یک تراشه قرار دارد. این تراشه‌ی بسیار کوچک و ارزان قیمت قادر است ۱۷۰۰۰ مولکول مختلف در یک نمونه‌ی خون را به سرعت تجزیه و تحلیل نماید. این روش می‌تواند به طور همزمان سطح انسولین، سرطان، علایم آلزایمر و یا حتی ویروس‌های خاص را تشخیص دهد.
پروفسور آلتوگ می‌گوید: «ما به دنبال ساخت یک رابط کاربری شبیه به داشبورد راننده در خودرو بودیم به طوری که قادر باشد میزان بنزین و گاز را نشان دهد و روشن بودن چراغ‌های جلوی خودرو و کارکرد موتور را به راننده اطلاع دهد. در روش سنتی، تجزیه و تحلیل نمونه‌های زیستی با نگاه کردن به خواص طیفی انجام می‌پذیرفت اما در این روش جدید، تصویربرداری بر روی تراشه با استفاده از تغییرات شدت نور و بدون نیاز به طیف‌سنجی‌های از مد افتاده انجام می‌شود.»
این وسیله با ۷٫۵ سانتی متر ارتفاع و ۶۰ گرم وزن، قادر به تشخیص ویروس‌ها و پروتیین‌های تک‌لایه تا ضخامت ۳ نانومتر می‌باشد. قسمت‌های تشکیل‌دهنده‌ی این دستگاه عبارت‌اند از: تراشه‌ی آماده‌ی CMOS، دیود ساطع‌کننده‌ی نور (LED) و یک صفحه‌ی طلای ۱۰ میلی‌متر در ۱۰ میلی‌متر که دارای سوراخ‌های بسیار کوچک با عرض کمتر از ۲۰۰ نانومتر است. حفره‌های نانویی بر روی بستر طلا توسط آرایه‌ای به بخش‌های مختلف تقسیم می‌شوند که هر کدام از آن‌ها به عنوان یک حسگر مستقل عمل می‌کنند. این حسگرها با لایه‌های زیستی ویژه‌ای پوشانده شده که پروتیین‌های هدف را به خود جذب می‌کنند. در نتیجه، پروتیین‌های متعدد در نمونه‌ی زیستی در مکان‌های مختلف بر روی صفحه جذب می‌شوند و به طور همزمان تحت کنترل و نظارت قرار می‌گیرند. پس از آن، دیود بلافاصله برای شناسایی پروتیین به دام افتاده به کار می‌رود. نور بر روی صفحه می‌درخشد، از دهانه‌های نانومقیاس عبور می‌کند و خواص پروتئین‌ها را بر روی تراشه‌ی CMOS ثبت می‌کند.
از آن‌جا که خواص نور عبوری از حفره‌های نانومتری بسته به حضور مولکول‌های زیستی تغییر می‌کند، تعداد ذرات به دام افتاده در حسگر به سادگی قابل استنباط است. آزمایشگاه‌ها به طور معمول تفاوت بین طول موج اصلی و نتایج به دست آمده را مشاهده می‌کنند، اما این کار به طیف‌سنجی‌های بزرگ نیاز دارد. ابتکار و خلاقیت تیم تحقیقاتی آلتوگ بر صرف نظر کردن از طول موج‌ها و طیف نور و تمرکز بر روی تغییرات شدت نور استوار است. این روش با آگاهی از «سطح رزونانس پلاسمونیک» یعنی نوسان جمعی از الکترون‌ها در تماس با نور امکان‌پذیر است. این نوسان، بسته به وجود یا عدم وجود یک پروتیین خاص بسیار متفاوت است. پس از آن، تراشه‌ی CMOS تنها شدت نوسان را ثبت می‌کند. اندازه، هزینه، بازدهی و قابلیت تجزیه و تحلیل چندگانه‌ی این دستگاه جدید، آن را به یک اختراع امیدوار کننده برای کاربردهای بسیار متنوع تبدیل کرده است. آلتوگ می‌گوید : «مطالعات اخیر نشان داده که برخی بیماری‌های خاص مانند سرطان و یا آلزایمر زمانی بهتر تشخیص داده می‌شوند که بتوان چندین پارامتر را به طور یک جا تجزیه و تحلیل نمود.»
