Het Ontdekken van kanker en het opnieuw uitvinden van gegevensverwerking zijn twee uitdagingen die schijnbaar weinig, zo mogelijk, om met elkaar hebben te doen. Namelijk tenzij u een nanotechnologist zoals Shan Wang, een verwante professor van materialenwetenschap en techniek en van elektrotechniek in Stanford bent. Aan hem, zijn de problemen twee kanten van het zelfde muntstuk, of passender, tegenover polen van de zelfde magneet.
„Wij hebben lange tijd geweten dat het magnetisme een fundamenteel bezit van alle materialen is en het brede toepassingen in elektronika en biologie, zoals harde schijfaandrijving en magnetic resonance imaging heeft gevonden, maar er is ook groot potentieel magnetisme bij nanoscale nu om toe te passen,“ Wang zei in een gesprek in zijn bureau bij het Laboratorium Geballe voor Geavanceerde Materialen.
Daar stemt Wang de kenmerken van uiterst kleine magneten - op de schaal van een miljardste van een meter - helpen zowel kanker als gegevensverwerking richten. Één deel van zijn onderzoeksteam ontwikkelt een ultrasensitive detector van DNA en proteïnen, met inbegrip van proteïnen verbonden aan kanker. Met sommige van zijn studenten, maakt Wang ook zeer belangrijke vooruitgang in „spintronics,“ een nieuwe gegevensverwerkingstechnologie die siliciummicro-elektronica vergroten of kon vervangen wanneer de vooruitgang daar niet meer mogelijk wegens fysieke beperkingen is.
De veelbelovende resultaten van Wang hebben de deskundigheid en tot hem een belangrijk lid van twee aangekondigde onderzoekscentra dit jaar gemaakt. Op 27 Februari, mede-leidt het Nationale Instituut van Kanker toegekend Stanford $20 miljoen meer dan vijf jaar om een Centrum van de Voortreffelijkheid Wang te vestigen van de Nanotechnologie van Kanker met radiologie Professor Sanjiv Gambhir. Dan op 9 Maart, werkte de universiteit met Universiteit drie van de campus van Californië samen om het Western Institute van Nanoelectronics, een centrum gestationeerd bij UCLA en aan te kondigen gewijd aan spintronicsonderzoek.
De specialiteit van Wang in magnetisme is bijzonder belangrijk in medische toepassingen omdat een magnetisch veld als een gloed in de nachthemel in magnetisch neutrale biologische montages duidelijk uitkomt. Het Magnetisme komt meer dan fluorescentie, de huidige norm voor het signaleren van de opsporing van een op kanker betrekking hebbende proteïne duidelijk uit. Dat betekent als een kankerteller zou kunnen worden gemaakt om een magnetische verandering teweeg te brengen, zou het resultaat productie van een gevoeligere kankerdetector kunnen zijn. Met betere detectors, konden de artsen nieuwe kanker vroeger diagnostiseren en spoediger weten of een bepaalde behandeling werkt.
De van een handelsmerk voorzien MagArray biodetectionspaanders Wang bouwt, elk over de helft van een vierkante centimeter, zijn als kleine vallen voor doelproteïnen of de bundels van DNA. De spaanders zijn ordelijke series de sensoren van van de „ferromagnetische rotatieklep“, weinig magnetisch gevoelige platforms waar het magnetisme en de biologie samenkomen. Als andere microarray spaanders, werken zij door een goed-begrepen fenomeen te exploiteren genoemd „biorecognition.“ De Specifieke doelstellingen, zoals proteïnen of de bundels van DNA, zullen zich slechts bij specifieke proteïnen of de bijkomende bundels van DNA, respectievelijk aansluiten. Met andere woorden, kan men een doel in een bloed of biopsiesteekproef vangen als één het juiste „aas,“ of de sonde verstrekt.
De Opsporing van een bepaald doel met de spaander MagArray impliceert eerst het vastmaken van de sondes aan sensoren op de spaander. De sensoren, een elk minder dan miljoenste van een brede meter, worden speciaal ontworpen zodat hun elektroweerstand zal veranderen op een voorspelbare manier in aanwezigheid van een bepaald magnetisch veld. De steekproef wordt dan gepompt op de spaander via een systeem van uiterst kleine „microfluidic“ pijpen. De Sondes vangen de doelstellingen. Dan magnetisch worden gevoelige die nanoparticles in een chemisch product met een laag wordt bedekt dat op het doel zal plakken binnen gepompt. In aanwezigheid van een toegepast magnetisch veld, zenden nanoparticles hun eigen gebied uit - de soort die voorspelbaar de weerstand van de sensor zou veranderen.
Wanneer nanoparticle met het doel verbindt, verandert zijn nabijheid de weerstand van de sensor. De verandering wordt gelezen elektrisch door een computer als duidelijk signaal van de aanwezigheid van het doel. In een document in de dagboekSensoren en Actuators A in Januari 2006, publiceerden Wang en de medewerkers de resultaten van een vereenvoudigde demonstratie van spaanders MagArray zonder biologische doelstellingen en sondes. Zij toonden aan dat de verandering in weerstand op een spaander aan het aantal nanoparticles op de sensoren van de spaander direct evenredig is. De Medewerkers op de studie, die door het Defensie Gevorderde Agentschap van de Projecten van het Onderzoek werd gefinancierd, omvatten elektrotechniek Professor Emeritus Robert White, Li van de studentenGuanxiong van Wang vroegere doctorale, onderzoekvennoten Robert Wilson en Nader Pourmand, en Brown University Professor Shouheng Sun.
Sinds het doen van die experimenten, hebben Wang en zijn huidige studenten en medewerkers het verdere werk gedaan, tot hiertoe ongepubliceerd, aantonend de doeltreffendheid van de spaander met biodetection. Wang en zijn team zijn nu van plan om voor proteïnen te testen verbonden aan borst en prostate kanker. De onderzoekers pogen een handbediend apparaat te produceren dat snel voor een aantal ziekten kon testen. „Ons uiteindelijk doel is dat als u in een spreekkamer of een noodsituatieruimte zit, wij de goed arts van diagnostiek uit de eerste hand in een tijd onder één uur zullen voorzien,“ Wang zegt. „Dat zou heilige grail.“ zijn