El profesor asociado Kazuhiro Takahashi y el profesor asistente Yong-Joon Choi del Departamento de Ingeniería de Información Eléctrica y Electrónica de la Universidad Tecnológica de Toyohashi han desarrollado un chip que puede detectar antígenos en una parte por cuatrillón de masa molar. El chip se creó utilizando tecnología de micromecanizado de semiconductores. Los antígenos derivados de enfermedades y presentes en la sangre y la saliva se adhirieron a la superficie de una nanocapa flexible deformable. La cantidad de fuerza generada durante la interacción entre los antígenos adheridos se convirtió luego en información de deformación de nanohojas para detectar con éxito antígenos específicos. Creado con tecnología de semiconductores mecanizada a escala milimétrica, Se espera que este chip sensor contribuya a la telemedicina al funcionar como un biosensor de IoT que permite realizar pruebas de antígenos y anticuerpos desde casa.

El dispositivo de medición detecta enfermedades de forma sencilla y rápida utilizando una cantidad minúscula de sangre, orina, saliva, u otro fluido corporal, y será una herramienta vital para diagnosticar enfermedades con precisión, verificar los resultados del tratamiento, y control de recurrencias y metástasis. Se está investigando un biosensor que puede medir los resultados del tratamiento y las reacciones patológicas mediante la detección de ADN. ARN y proteínas contenidos en dicho fluido. Esta tecnología ha atraído recientemente el interés en todo el mundo, con detección de antígenos y anticuerpos ampliamente utilizada para detectar y determinar la presencia de nuevas infecciones por coronavirus. Es más, entre los pacientes con COVID-19, los informes sugieren que los pacientes con síntomas graves muestran diferencias en las concentraciones de proteínas múltiples contenidas en la sangre en comparación con aquellos con síntomas leves. Al examinar tales marcadores, Se espera que esta tecnología se utilice para predecir la gravedad de la enfermedad.

Los dispositivos de detección de corriente no están digitalizados, y requieren confirmación visual de los cambios de color utilizando un agente de etiquetado. Leer la amplia gama de marcadores requiere mucho tiempo, y ha dificultado la implementación de los dispositivos IoT. El equipo de investigación está desarrollando un chip de micro sensor que detecta enfermedades utilizando una nanoplaca deformable y flexible fabricada con tecnología de micromecanizado de semiconductores. Primero, un anticuerpo que atrapa los antígenos diana se fija en la nanohoja, y se miden las deformaciones a una película delgada causadas por repulsiones eléctricas entre los antígenos adheridos. Para mejorar la sensibilidad hasta el punto en que la membrana a la que se adhieren los antígenos se vuelve fina y blanda, Se utilizan nanoláminas orgánicas dos veces más blandas que el silicio semiconductor. Se espera que esto mejore la sensibilidad del sensor en una magnitud dos veces mayor que la de los sensores convencionales basados ​​en silicio. Además, Continúa el desarrollo de la tecnología de detección de señales que utiliza la cámara de un teléfono inteligente para detectar la deformación de nanohojas.

Con este sensor, que está diseñado para cambios sensibles en la adhesión de biomoléculas, el anticuerpo debe fijarse a la nanohoja de antemano para capturar el antígeno, y los problemas relacionados con la degradación de la película pueden dificultar este proceso. El equipo de investigación optimizó la densidad para que los anticuerpos se adhieran a una nanomembrana con grosor ajustable, creando un biosensor que detecta solo antígenos con una sensibilidad específicamente alta. Es más, ya que es posible detectar la deformación de la nano hoja causada por moléculas adheridas en tiempo real, Se espera que la tecnología permita la detección rápida de moléculas derivadas de enfermedades. El biosensor desarrollado en este proyecto se utilizó en un experimento para detectar albúmina, una proteína contenida en la sangre. El experimento detectó con éxito un femtogramo (15 attomoles en concentración molar) de antígeno contenido en un mililitro. Con el límite mínimo de detección casi equivalente al de los dispositivos de detección a gran escala que utilizan agentes de etiquetado, Se espera que este dispositivo permita la detección ultrasensible en una báscula portátil.

Avanzando, el equipo de investigación planea realizar pruebas utilizando sensores semiconductores para detectar marcadores de síntomas graves de la infección por COVID-19. Además de la detección de sangre, Se están desarrollando sensores químicos para detectar olores y sustancias químicas. Creemos que podemos contribuir a una sociedad basada en IoT creando nuevos dispositivos sensores a pequeña escala una realidad. Reemplazo de la molécula sonda en la superficie de nuestra nanohoja, la tecnología se puede utilizar para detectar virus y al mismo tiempo detectar una variedad de biomarcadores. Al hacer que estos biosensores sean comunes en la sociedad, nuestro objetivo es contribuir a la telemedicina, permitiendo que los diagnósticos médicos se realicen desde casa.