Reginald C. Farrow y Zafer Iqbal, profesores de investigación en NJIT, recibieron hoy una patente por un método mejorado de fabricación de matrices de sondas eléctricas a nanoescala. Su descubrimiento puede conducir a herramientas de diagnóstico mejoradas para medir la variación espacial de la actividad eléctrica dentro de las células biológicas.

Patente de EE. UU. 7, 964, 143 describe una técnica de matriz de nanoprobetas que permite una matriz de nanotubos orientados verticalmente para ensamblar en ubicaciones precisas en contactos eléctricos mediante electroforesis. La ubicación de cada nanotubo en la matriz se controla mediante una lente electrostática a nanoescala fabricada mediante un proceso comúnmente utilizado en la fabricación de circuitos integrados.

La investigación apareció en 2008 en el Revista de ciencia y tecnología del vacío , titulado "Autoensamblaje dirigido de nanotubos de carbono alineados verticalmente individuales". El Departamento de Defensa brindó apoyo a la investigación.

El número de nanotubos depositados en cada ubicación está controlado por la geometría de la lente, lo que permite depositar un solo nanotubo en una ventana mucho mayor que su diámetro. Después de la deposición, cada nanotubo individual se puede modificar para aislar el eje y sensibilizarlo a un ión específico en la celda. La tarea se logra uniendo una molécula o enzima funcional apropiada a la punta del nanotubo.

La matriz de nanotubos completa se puede configurar para que se mapeen múltiples eventos electroquímicos diversos en escalas de tiempo limitadas solo por la naturaleza del contacto del nanotubo con la membrana celular y la velocidad de los circuitos integrados.

Para tres tipos diferentes de células (células renales embrionarias humanas, neuronas de ratón, y levadura), los investigadores del NJIT han medido la respuesta eléctrica a una señal. Esta señal es generada por un par de sondas de nanotubos de carbono espaciadas sólo seis micrómetros. Las células de levadura son demasiado pequeñas para medirlas con las herramientas más comúnmente utilizadas en la industria para determinar la respuesta eléctrica.

Los investigadores también han demostrado que se depositan nanotubos de carbono de pared única en contactos metálicos en matrices de vías (ventanas en un aislante que exponen el metal) espaciadas a solo 200 nanómetros de distancia. También han demostrado la capacidad de unir enzimas funcionales electroquímicamente diferentes a nanotubos de carbono de pared única orientados verticalmente en diferentes sitios poco espaciados en el mismo chip.

Tanto la patente de hoy como una patente complementaria otorgada el año pasado (7, 736, 979) enseñan un método para depositar un solo nanotubo verticalmente en un circuito electrónico utilizando técnicas actualmente utilizadas en la fabricación de chips de computadora. Esto permite unir la tecnología electrónica con la detección biológica hasta la nanoescala.

Usando el proceso llamado electroforesis, los nanotubos en una suspensión líquida se atraen a contactos metálicos en la base de vías ubicadas con precisión. Cada vía se carga y actúa como una lente electrostática. Una vez que se deposita el primer nanotubo, el campo eléctrico se modifica y puede redirigir a otros nanotubos para que no se depositen en el metal. aunque la vía puede tener un diámetro varias veces mayor que el diámetro del elemento nanotubo.

Este descubrimiento ha dado lugar a las siguientes tecnologías patentadas y pendientes de patente:un transistor vertical que utiliza un solo nanotubo de carbono de un nanómetro, una celda plana de biocombustible, y la matriz nanoprobe anunciada hoy.