从佐治亚技术研究所的研究人员已经开发出一种新的细胞检测平台,有望展开新一代生物科学和生物技术应用的开发利用半导体技术。
这项研究是主办和管理的半导体研究公司(src),世界领先的大学研究协会半导体技术的半导体合成生物学(ssb)计划的一部分。在2013年推出,ssb计划集中在合成生物学和半导体技术之间的协同作用,能促进探索性,多学科的,长期的大学研究导致新的,突破性的解决方案,适用范围广的行业。
在佐治亚理工学院的研究,提出并演示了世界上安排在一个标准的低成本cmos工艺首个多模态细胞传感器。每个传感器像素可以同时监视同一细胞和组织样品的多个不同的生理参数,以实现全面的和实时生理表征。
“我们的研究是为了从根本上彻底改变生物学家和生物工程师可以与活细胞和组织的界面和获取有用的信息,”王华,在佐治亚理工学院助理教授电气与计算机工程系(ece)的学校说。 “充分认识活细胞或组织的生理行为,是一个先决条件,以进一步推进生物科学和生物技术的前沿。”
王解释说,佐治亚理工学院的研究可能对半导体的积极影响正在医疗保健应用的开发,包括药品和医疗点的设备和低成本的家庭为基础的诊断和药物测试系统的更具成本效益的开发使用。这项研究还可以受益国防和环境监测应用的低成本现场部署的传感器,用于检测的危险。
具体而言,在医药品的更具成本效益的发展的情况下,新药物的成本的增加主要是由于所涉及的药物开发的高风险。随着医疗市场的一个主要部门,全球制药行业预计将超过今年的1.2万亿美元然而,平均来说,只有一个每万测试化合物的最终成为一个批准的药物产品。
在药物开发的早期阶段(当数千化学候选筛选),在体外培养的细胞和组织中被广泛使用,以确定并通过记录其细胞生理学响应测试化合物量化的功效和药物候选物的效力,根据该研究。
此外,患者到患者的变化往往即使在以相同剂量的相同类型的药物的给药存在。如果细胞样品是从一个特定的患者来源,患者特异性药物反应,然后进行检验,这将打开大门,未来个性化医疗。
“因此,有一个巨大的需要低成本感测平台来执行在体外的细胞和组织的快速,高效和大规模并行筛选,以使希望的化学候选人可以有效地选择,”王,谁也持德米特里所述t.巴黎少年在教授ece的佐治亚技术学院。 “这需要现有的可以通过我们的cmos多模态细胞传感器阵列的研究直接处理。”
在由cmos传感器阵列芯片启用的好处是,它们提供用于原位信号处理和传感器融合多模态的传感器数据的内置计算电路。该芯片还可以消除外部电子设备的需要,并允许其在普通生物学实验室中使用,而不专门的电子或光学设备。
此外,千传感器阵列芯片的可并行操作以实现化学物质或药物候选物和它们的功效和毒性的实时监测的高通量扫描。通过有限的荧光扫描仪顺序扫描相比,这种并行扫描方式可以实现1000倍以上吞吐量增强。http://hyzx.51dzw.com/
佐治亚理工学院的研究团队刚刚完成的研究第一年的3年的项目下,与传感器阵列被证明在接近2014年和2015年二月发表在ieee国际固态电路会议(isscc)在明年,该小组计划进一步提高传感器阵列的像素密度,同时有利于提高包装解决方案与现有的药物测试解决方案兼容。
“佐治亚理工学院的研究结合半导体集成电路和活细胞来创建一个电子,生物混合动力平台,具有巨大的社会和技术的影响,这有可能导致更好,更便宜的医疗解决方案,”维克多zhirnov,跨学科研究和主任说特别项目src。