Purdue University חוקרים פיתחו biochip אשר מודד את הפעילות החשמלית של תאים הוא מסוגל להשיג נתונים 60 פעמים יותר בקריאה אחת בלבד מאשר אפשרי עם הטכנולוגיה הנוכחית.
בטווח הקרוב, biochip יכול להאיץ מחקר מדעי, אשר יכול להאיץ פיתוח תרופות להפרעות שריר ועצב כמו אפילפסיה לעזור ליצור זנים היבול פרודוקטיביים יותר.
"במקום לעשות ניסוי אחד ליום, כפי שקורה לעתים קרובות, טכנולוגיה זו היא אוטומטיות מסוגל לבצע מאות ניסויים ביום אחד", אמר מרשל הפורטפילד, פרופסור להנדסה חקלאית ביולוגית אשר מוביל את צוות פיתוח שבב.
המכשיר עובד על ידי מדידת ריכוז של יונים - חלקיקים טעונים זעירים - כפי שהם נכנסים ויוצאים תאים. השבב יכול להקליט אלה בריכוזים של עד 16 תאים חיים אטום באופן זמני השבב בתוך הנקבוביות מלאות נוזל. עם ארבע אלקטרודות לכל תא, השבב מספק 64 סימולטני, מקורות רציפה של נתונים.
זה נתונים נוספים מאפשר הבנה עמוקה יותר של פעילות הסלולר לעומת הטכנולוגיה הנוכחית, אשר מודד רק נקודה אחת מחוץ לתא אחד לא יכול להקליט בו זמנית, אמר הפורטפילד. השבב גם ישירות רשומות ריכוזי יון מבלי לפגוע בתאים, בעוד שיטות הנוכחי לא ניתן לזהות ישירות יונים ספציפיים, תאים הנלמד בדרך כלל נהרסים בתהליך, הוא אמר. ישנם מספר יתרונות על תאים חיים שמירה, הוא אמר, כגון היכולת לבצע בדיקות נוספות או לפקח עליהם ככל שהם גדלים.
"הטכנולוגיה הנוכחית בשימוש במעבדות המחקר הוא איטי מאוד קשה", אמר הפורטפילד, שמאמין השבב החדש יכול לעזור לפתח תרופות לטיפול בהפרעות אדם מעורבים תקלה יון הערוץ, כגון אפילפסיה, כאב כרוני. כ -15 אחוזים מכלל התרופות כעת בפיתוח להשפיע על הפעילות של תעלות יונים, הוא אמר, הפיתוח שלהם מוגבל על ידי קצב איטי יותר של הטכנולוגיה הנוכחית. Biochip תאפשר לחוקרים להפיק נתונים יותר בזמן קצר, ובכך להאיץ את התהליך של הערכת תרופות פוטנציאליות ואת ההשפעות השונות על תעלות יונים.
תעלות יונים חשובים במיוחד בתאי שריר ועצב, שם הם להקל על תקשורת והעברת אותות חשמליים מתא אחד למשנהו.
בתוך שבב 10-by-10 מילימטר - בערך בגודל מטבע - תאים סגורים בתוך 16 הנקבוביות פירמידה, ניתח, ואז ניתן להסירו ללא פגע. מאז הטכנולוגיה אינה להרוג את התאים, זה יכול לשמש כדי לזהות קווי מסך היבול שונה, אמר הפורטפילד.
"לדוגמה, נניח שאתה מעוניין לפתח זני תירס שצריכים דשן פחות", אמר. "אם היתה לך ספריה של גנים שהיו קשורים עם יעילות חנקן להשתמש גבוהה - ובכך הצמח צריך דשן חנקן פחות - אתה יכול להפוך קבוצה של תאים תירס עם הגנים האלה ואז מסך כל תא כדי לקבוע את היעילות ביותר . ואז אתה יכול להעלות את אחד זקוק לפחות דשן, במקום לשים הרבה גנים שונים לתוך מאות צמחים מחכה להם לצמוח, כפי שנעשה כיום. "
בנוסף על חיסכון פוטנציאלי זמן וכסף, אמר הפורטפילד השבב איפשר לו לעשות מחקר שאחרת היה בלתי אפשרי. לאחרונה הוא ערך מחקר על "כוכב השביט להקיא," את הכינוי למטוס לטוס גבוהה מחקר בשימוש על ידי נאס"א לדמות בקצרה אפס כבידה. הניסוי ניתחו את השפעת הכבידה על התפתחות הצמח, מנסה לפתור את החידה של איך צמח קובע באיזו דרך זה "למעלה".
"ערכנו מחקר עם שבב בעוד אנחנו טסים ב פרבולות מעל מפרץ מקסיקו, הולך מן פעמיים הכבידה של כדור הארץ עד אפס כבידה שוב ושוב", אמר. "אין שום דרך הניסוי הזה יכול היה להיעשות ללא שבב זה".