La miniaturización de la electrónica continúa creando capacidades sin precedentes en aplicaciones informáticas y de comunicaciones, habilitando dispositivos inalámbricos de mano con un tremendo rendimiento informático que funcionan con la energía de la batería. Esta misma miniaturización de sistemas electrónicos también está creando nuevas oportunidades en biotecnología y biofísica.

Un equipo de investigadores de Columbia Engineering ha utilizado componentes electrónicos miniaturizados para medir la actividad de las proteínas individuales de los canales de iones con una resolución temporal tan fina como un microsegundo. produciendo las grabaciones más rápidas de canales iónicos individuales jamás realizadas. Los canales de iones son biomoléculas que permiten que los átomos cargados entren y salgan de las células. y son un caballo de batalla importante en la señalización celular, sintiendo y energética. También se están explorando para aplicaciones de secuenciación de nanoporos. Como los "transistores" de los sistemas vivos, son el objetivo de muchas drogas, y la capacidad de realizar mediciones tan rápidas de estas proteínas conducirá a una nueva comprensión de sus funciones. Los investigadores han diseñado un circuito integrado personalizado para realizar estas mediciones, en el que una membrana celular artificial y un canal de iones se unen directamente a la superficie del chip amplificador.

Los resultados se describen en un artículo publicado en línea el 1 de mayo de 2013, en Nano letras .

"Los científicos han estado midiendo canales de iones individuales utilizando grandes sistemas electrónicos de montaje en rack durante los últimos 30 años, "dice Jacob Rosenstein, el autor principal del artículo. Rosenstein era estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica en la Escuela en el momento en que se realizó este trabajo, y ahora es profesor asistente en la Universidad de Brown. "Al diseñar un amplificador microelectrónico personalizado e integrar estrechamente el canal iónico directamente en la superficie del chip del amplificador, somos capaces de reducir las capacitancias parásitas que obstaculizan la realización de mediciones rápidas ".

"Este trabajo se basa en otros esfuerzos en mi laboratorio para estudiar las propiedades de moléculas individuales utilizando electrónica personalizada diseñada para este propósito, "dice Ken Shepard, profesor de ingeniería eléctrica de la Escuela y consejero de Rosenstein. El grupo de Shepard continúa encontrando formas de acelerar estas mediciones de una sola molécula. "En algunos casos, " él añade, "Es posible que podamos acelerar las cosas hasta un millón de veces más rápido que las técnicas actuales".