Krebs Zu Entdecken und das Neuerfinden der Datenverarbeitung sind zwei Herausforderungen, die scheinbar wenig, wenn überhaupt, mit einander zu tun haben. Das heißt, es sei denn, dass Sie ein nanotechnologist wie Shan Wang, ein außerordentlicher Professor der Materialwissenschaft und -technik und der Elektrotechnik bei Stanford sind. Zu ihm sind die Probleme zwei Seiten der gleichen Münze oder passender, gegenüber von Polen des gleichen Magneten.
„Wir haben für eine lange Zeit gewusst, dass Magnetismus ein grundlegendes Eigentum aller Materialien ist und er breite Anwendungen in der Elektronik und in der Biologie, wie Festplattenlaufwerken und magnetischer Resonanz- Darstellung gefunden hat, aber es auch großes Potenzial gibt, Magnetismus am nanoscale jetzt anzuwenden,“ sagte Wang in einem Interview in seinem Büro am Geballe-Labor für Fortgeschrittenen Werkstoff.
Dort justiert Wang die Eigenschaften von kleinen Magneten - auf der Schuppe Billionste eines Meters - um zu helfen, Krebs und die Datenverarbeitung zu adressieren. Ein Teil seiner Forschungsgruppe entwickelt einen ultrasensitive Detektor von DNS und von Proteinen, einschließlich die Proteine, die mit Krebs verbunden sind. Mit einigen seiner Studenten, macht Wang auch Schlüsselfortschritte „im spintronics,“ eine neue Komputertechnologie, die Silikonmikroelektronik vergrößern oder austauschen könnte, wenn Fortschritt dort nicht mehr wegen der körperlichen Beschränkungen möglich ist.
Wangs Sachkenntnis und viel versprechende Ergebnisse haben ihn ein wichtiges Bauteil von zwei angekündigten Forschungszentren dieses Jahr gemacht. am 27. Februar inszeniert das Nationale Krebsinstitut, das Stanford $20 Million in fünf Jahren zugesprochen wird, um eine Mitte der Krebs-Nanotechnologie-Hervorragender Leistung Wang festzulegen, mit Radiologie Professor Sanjiv Gambhir mit. Dann am 9. März, verband die Universität mit drei University of California-Campus, um das Western Institute von Nanoelectronics, eine Mitte anzukündigen, die an UCLA gehabt wurde und spintronics Forschung eingesetzt war.
Wangs Spezialität im Magnetismus ist in den medizinischen Anwendungen besonders wichtig, weil ein Magnetfeld heraus wie ein Aufflackern im nächtlichen Himmel in den magnetisch neutralen biologischen Einstellungen steht. Magnetismus steht heraus mehr als Fluoreszenz, der aktuelle Standard für das Signalisieren des Befunds eines Krebs-bedingten Proteins. Die Mittelwerte, wenn eine Krebsmarkierung gemacht werden könnte, um eine magnetische Änderung zu starten, das Ergebnis könnte Produktion eines empfindlicheren Krebsdetektors sein. Mit besseren Detektoren konnten Doktoren auftauchende Krebse früher bestimmen und eher wissen, ob eine bestimmte Behandlung arbeitet.
Die trademarked MagArray-biodetection Chips Wang ist, jedes über Hälfte ein Quadratzentimeter im Bau, ist wie wenige Fallen für Ziel Proteine oder DNA-Stränge. Die Chips sind geordnete Reihen Fühler „des ferromagnetischen Drehbeschleunigungsventils“, wenig magnetisch empfindliche Plattformen, in denen Magnetismus und Biologie zusammenläuft. Wie anderer Microarray bricht, sie arbeiten indem die Ausnutzung eines gut-verstandenen Phänomens ab, das genannt wird „biorecognition.“ Spezifische Ziele, wie Proteine oder DNA-Stränge, verbinden nur oben mit spezifischen Proteinen oder ergänzenden DNA-Strängen, beziehungsweise. Das heißt, kann man ein Ziel in einer Blut- oder Biopsieprobe abfangen, wenn man den rechten „Köder liefert,“ oder Fühler.
Befund eines bestimmten Ziels mit dem MagArray-Chip bezieht zuerst mit ein, die Fühler zu den Fühlern auf dem Chip zu befestigen. Die Fühler, jeder kleiner als ein millionstel eines breiten Meters, werden besonders konstruiert, damit ihr elektrischer Widerstand auf eine vorhersagbare Art in Anwesenheit eines bestimmten Magnetfelds ändert. Die Probe wird dann auf das Chip über eine Anlage von kleinen „microfluidic“ Rohren gepumpt. Fühler erfassen die Ziele. Dann werden die magnetisch empfindlichen nanoparticles, die in einer Chemikalie beschichtet werden, die zum Ziel klebt, herein gepumpt. In Anwesenheit eines angewandten Magnetfelds strahlen die nanoparticles ihren eigenen Bereich - die Art aus, die vorhersagbar den Widerstand des Fühlers ändern würde.
Wenn der Nanoparticle mit dem Ziel verbindet, ändert seine Näherung den Widerstand des Fühlers. Die Änderung wird elektrisch durch einen Computer als klares Signal des Vorhandenseins des Ziels gelesen. In einem Papier in den Zapfen Fühlern und den Stellzylindern, die im Januar 2006 sind, veröffentlichten Wang und Mitarbeiter die Ergebnisse einer vereinfachten Vorführung von MagArray-Chips ohne biologische Ziele und Fühler. Sie zeigten, dass die Änderung im Widerstand auf einem Chip direkt zur Anzahl von nanoparticles auf den Fühlern des Chips proportional ist. Mitarbeiter auf der Studie, die durch das Defense Advanced Research Projects Agency finanziert wurde, enthalten ehemaligen Doktoranden Guanxiong Li Elektrotechnik Professor im Ruhestand-Robert-Weiß, Wangs, wissenschaftliche Mitarbeiter Robert Wilson und Nader Pourmand und Brown University-Professor Shouheng Sun.
Seit dem Handeln jener Experimente, haben Wang und seine aktuellen Studenten und Mitarbeiter die weitere Arbeit erledigt, bis jetzt unveröffentlicht und die Wirksamkeit des Chips mit biodetection gezeigt. Wang und sein Team planen jetzt, auf die Proteine zu prüfen, die mit Brust- und Prostatakrebsen verbunden sind. Die Forscher zielen darauf ab, eine Handeinheit zu produzieren, die auf einige Krankheiten schnell prüfen könnte. „Unser Endziel ist, dass, wenn Sie in einer Arztpraxis oder in einer Unfallstation sitzen, wir den Doktor mit aus erster Hand bezogenen Diagnosen in einer Zeit gut unterhalb einer Stunde versehen werden,“ sagt Wang. „Das würde sein das Heilige Gral.“