p (Phys.org) —Um professor de pesquisa do NJIT conhecido por seu trabalho de ponta com nanotubos de carbono está supervisionando a fabricação de um protótipo lab-on-a-chip que um dia permitiria a um médico detectar doenças ou vírus com apenas uma gota de líquido, incluindo sangue. "Nanobiossondas escaláveis ​​com resolução subcelular para detecção de células, " Biossensores e bioeletrônica , que será publicado em 15 de julho, 2013, mas já está disponível online, descreve como os professores de pesquisa do NJIT Reginald Farrow e Alokik Kanwal, seu ex-colega de pós-doutorado, e sua equipe criou um dispositivo baseado em nanotubos de carbono para detectar rapidamente e de forma não invasiva células únicas móveis com o potencial de manter um alto grau de resolução espacial. p "Usando sensores, criamos um dispositivo que permitirá ao pessoal médico colocar uma pequena gota de líquido na área ativa do dispositivo e medir as propriedades elétricas das células, "disse Farrow, o destinatário da mais alta honraria de pesquisa do NJIT, Prêmio e Medalha de Excelência em Pesquisa do Conselho de Supervisores do NJIT. "Embora não sejamos as únicas pessoas a fazer este tipo de trabalho, o que pensamos ser único é como medimos as propriedades elétricas ou padrões das células e como essas propriedades diferem entre os tipos de células. "
No artigo, os pesquisadores do NJIT avaliaram três tipos diferentes de células usando três sondas elétricas diferentes. "Foi um estudo exploratório e não queremos dizer que temos uma assinatura, "Farrow acrescentou." O que dizemos aqui é que essas células diferem com base nas propriedades elétricas. Estabelecendo uma assinatura, Contudo, vai levar tempo, embora saibamos que a distribuição de cargas elétricas em uma célula saudável muda acentuadamente quando ela fica doente. "

p Esta pesquisa foi originalmente financiada pelos militares como um meio de identificar agentes de guerra biológica. Contudo, Farrow acredita que o uso pode ir muito mais longe e potencialmente detectar vírus, bactérias, até câncer. A pesquisa também pode algum dia avaliar a saúde de células boas, como neurônios cerebrais. Desde 2010, três patentes dos EUA, "Método de formação de transistor de efeito de campo vertical de nanotubo, "# 7, 736, 979 (2010); "Dispositivo de nanotubo e método de fabricação" # 7, 964, 143 (2011); "Dispositivo de nanotubo e método de fabricação" # 8, 257, 566 (2012) foram concedidos para este dispositivo. Além disso, mais patentes foram depositadas.

p O dispositivo (mostrado na foto) utiliza tecnologias de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS) padrão para fabricação, permitindo que seja facilmente escalonável (até alguns nanômetros). Os nanotubos são depositados por eletroforese após a fabricação para manter a compatibilidade CMOS.

p Os dispositivos são espaçados por seis mícrons, que são do mesmo tamanho ou menores do que uma única célula. Para demonstrar sua capacidade de detectar células, os pesquisadores realizaram espectroscopia de impedância em células móveis de rim embrionário humano (HEK), neurônios de camundongos, e células de levedura. As medições foram realizadas com e sem células e com e sem nanotubos. Os nanotubos foram considerados cruciais para detectar com sucesso a presença de células.

p Nanotubos de carbono são muito fortes, estruturas eletricamente condutoras de um único nanômetro de diâmetro. Isso é um bilionésimo de um metro, ou aproximadamente dez átomos de hidrogênio em uma fileira. A descoberta de Farrow é um método controlado para unir firmemente um desses submicroscópicos, fios elétricos cristalinos para um local específico em um substrato. Seu método também apresenta a opção de unir simultaneamente uma série de milhões de nanotubos e fabricar muitos dispositivos de maneira eficiente ao mesmo tempo.

p Ser capaz de posicionar nanotubos de carbono individuais com propriedades específicas abre a porta para avanços significativos. Outras possibilidades incluem um pâncreas artificial, circuitos eletrônicos tridimensionais e células de combustível em nanoescala com densidade de energia incomparável.