Университет Пердью исследователи разработали биочип, который измеряет электрическую деятельность клеток и может добиться в 60 раз больше данных, только в одном чтении, чем это возможно с учетом современных технологий.
В ближайшее время, биочип может ускорить научные исследования, которые могли бы ускорить разработки лекарственных средств для мышечных и нервных расстройств, таких как эпилепсия и помочь в создании более продуктивных сортов сельскохозяйственных культур.
"Вместо того чтобы делать один эксперимент в день, как это часто бывает, эта технология автоматизирован и способен выполнять сотни экспериментов, в один день", сказал Маршалл Портерфилд, профессор сельскохозяйственной и биологической инженерии который ведет команда разработки чипа.
Устройство работает с помощью измерения концентрации ионов - крошечных заряженных частиц - так как они входят и выходят клетки. Чип может записывать эти концентрации до 16 живых клеток временно запечатан в заполненные жидкостью поры в микрочип. С четырьмя электродами в ячейке, чип обеспечивает 64 одновременных непрерывных источников данных.
Эта дополнительная информация позволяет для более глубокого понимания клеточной активности по сравнению с нынешней технологией, которая измеряет только одну точку за пределами одной ячейке и не может записывать одновременно, сказал Портерфилд. Чип также непосредственно записи концентрации ионов без ущерба для клеток, в то время как современные методы не могут напрямую обнаружить специфические ионы, и клетки, изучаются обычно разрушаются в процессе, сказал он. Есть несколько преимуществ для сохранения живых клеток, по его словам, такие, как возможность провести дополнительные испытания или наблюдения за ними, как они растут.
"Современные технологии используются в исследовательских лабораториях идет очень медленно и трудно", сказал Портерфилд, который считает, что новый чип может помочь в разработке препаратов для человека нарушения, вовлекающие ионного канала неисправности, такие как эпилепсия и хронической боли. Около 15 процентов наркотиков в настоящее время в развитии повлиять на деятельность ионных каналов, сказал он, и их развитие ограничивается медленный темп современной технологии. Биочип позволит исследователям создать больше данных за меньшее время, что ускоряет весь процесс оценки потенциальных лекарственных препаратов и их различное влияние на ионные каналы.
Ионные каналы являются особенно важными в мышечных и нервных клеток, где они облегчают связь и передачу электрических сигналов от одной клетки к другой.
В течение 10-к-10 миллиметра чип - размером примерно десять центов - клетки запечатаны внутри 16 пирамидальных поры, проанализированы, а затем могут быть удалены без изменений. Поскольку технология не убивает клетки, она может быть использована для скрининга и идентификации различных линий культур, Портерфилд сказал.
«Например, предположим, что вы были заинтересованы в развитии кукурузы сорта, которые нуждаются в меньшем количестве удобрений", сказал он. "Если бы вы библиотеку генов, которые были связаны с высокими азота эффективность использования - в результате чего растение нужно меньше азотных удобрений - вы можете преобразовать группу клетках кукурузы с этими генами, а затем экран каждой ячейки, чтобы определить наиболее эффективные . Тогда вы сможете поднимать его нужно как минимум удобрений, а не помещать много различных генов в сотни заводов и ждать, пока они растут, как это сейчас делается ".
В дополнение к потенциальной экономии времени и денег, Портерфилд сказал чипа позволила ему сделать исследование, которое иначе было бы невозможно. Недавно он провел исследование "Vomit Комета", прозвище для высокого полета самолета исследования использовались НАСА кратко имитации невесомости. Эксперимента проанализировано влияние гравитации на развитие растений, пытаясь разрешить загадку того, как завод определяет, какой путь «вверх».