La lavorazione dal basso dei collegare minuscoli può contribuire a diagnosticare il cancro ed altre malattie

La fabbricazione dal basso può tenere il tasto a produzione degli apparecchi medici minuscoli capaci della prova per le molecole multiple come i virus o gli indicatori del cancro, secondo un gruppo interdisciplinare dei ricercatori di Penn State.

“I chip diagnostici possono essere resi più utili montando, alle posizioni predeterminate sul chip, tantissimi nanowires pretrattati fuori dal chip,„ dice Rustom B. Bhiladvala, l'assistente universitario della ricerca, ingegneria elettrica. “Facendo uso di questo nuovo metodo dal basso, il nostro gruppo ha dimostrato che migliaia di singoli collegare possono essere state allineate ed ancorate con successo per formare le schiere minuscole del risuonatore del trampolino.„

Il trattamento dall'alto in basso tradizionale comincia con silicio e scolpisce le unità di nanoresonator dal materiale. Questo approccio funziona bene e produce molte unità che sono quasi identiche, ma il trattamento presenta le limitazioni. L'aggiunta del prodotto chimico sonda o altri cambiamenti nei materiali attuali devono essere fatti dopo che le unità da costruzione sui chip.

Il metodo dal basso, sebbene non producendo le unità identiche, sia più flessibile. Nel montaggio dal basso, i ricercatori fabbricano i nanowires fuori dal chip facendo uso di tutto il materiale inorganico o organico che produrrà i nanowires. Possono fissare le molecole della sonda ai collegare fuori dal chip, facendo uso di vari prodotti chimici e loro può fissare ogni gruppo di nanowires e di loro sonde ai chip nei numeri ed alle posizioni desiderate.

“Possiamo realizzare gli alti rendimenti di integrazione dell'unità, ma le unità non sono costanti quanto unità fabbricate dall'alto in basso,„ dice Theresa S. Mayer, professore di ingegneria elettrica. “Tuttavia, possiamo accedere ai materiali che non sono facili da integrare nelle unità con i metodi dall'alto in basso. Possiamo anche integrare il fuori chip trattato collegare con le molecole interamente differenti della sonda che sono fissate ai collegare facendo uso del termine ottimizzato per quella molecola.„

I ricercatori hanno descritto il loro metodo dal basso facendo uso di montaggio di una schiera del risuonatore nella questione attuale di nanotecnologia della natura. Da costruzione questi chip del proof of concept con i nanowires fatti dei silici monocristallini o del rodio policristallino fissati ad un'estremità e sospesi sopra una depressione. Questo tipo di unità può individuare le molecole dell'obiettivo quando legano alle molecole della sonda sui nanowires e cambiano la vibrazione del collegare.

Per creare i risuonatori dal basso del trampolino, i ricercatori hanno usato un livello di photoresist - un materiale sensibile alla luce che, una volta esposto ad indicatore luminoso, può poi essere eliminato facilmente chimicamente - per creare una schiera dei pozzi rettangolari minuscoli sul chip. Questi pozzi sono stati stati allineati sopra un elettrodo isolato sulla superficie del chip. Una soluzione di nanowires, con le sonde già fissate, circola sulla superficie del chip mentre gli elettrodi producono un campo elettrico. Il campo elettrico afferra i nanowires e li tira nella superficie in cui allineano il perpendicolare all'elettrodo. I nanowires stati allineati pattinano lungo gli elettrodi e quando raggiungono bene, cadono giù in.

Una volta che un collegare è bene in, quel collegare respinge altri collegare permettendo, generalmente, soltanto un collegare per pozzo. Il numero dei collegare nella soluzione è controllato secondo il numero dei pozzi così soltanto che alcuni collegare rimangono sul chip fuori dei pozzi.

“Una di più grandi sfide dell'installazione di auto è se possiamo gestire dove i collegare vanno gestire i difetti,„ diciamo Mayer, direttore associato dell'istituto di ricerca materiale di Penn State e Direttore del sito di Penn State della rete nazionale dell'infrastruttura della nanotecnologia del National Science Foundation. “Questo nuovo metodo permette l'integrazione dei nanowires con alto rendimento.„

Nel caso dei risuonatori, una volta che i collegare sono nelle depressioni, i ricercatori passano ad un approccio dall'alto in basso, collocante un livello di photoresist differente sopra il chip ed eliminante un piccolo cubo di photoresist intorno al suggerimento in cui l'ancora del collegare sarà costruita. Il metallo del elettrotipia-deposito dei ricercatori poi nei fori quadrati minuscoli, ancoranti il nanowire sul posto. Dissolvono il photoresist, lasciante il nanowire sospeso ed allo stesso tempo eliminante i nanowires che non lo hanno trasformato i pozzi.

Scegliendo la profondità buona e lo spessore del livello di photoresist originale, i ricercatori possono regolare l'altezza del risuonatore sopra la superficie del chip. Un vantaggio aggiunto di montaggio dal basso è che i nanowires con le loro molecole della sonda conservano la loro funzionalità dopo integrazione. I ricercatori egualmente hanno indicato che, dopo che le schiere del chip del risuonatore da costruzione, le molecole dell'obiettivo hanno legato selettivamente soltanto a quei nanowires trattati con le molecole corrette della sonda.

I ricercatori hanno provato molto i nanoresonators del rodio e del silicio misurando la loro vibrazione all'alto vuoto ed hanno trovato che le ancore elettrolitiche erano costanti, non troppo distante da rigido e non hanno mostrato le perdite dell'alta energia. Egualmente hanno trovato che entrambi i tipi di collegare mostrano gli effetti trascurabili di aria che ammortizzano alle pressioni alte quanto circa le millesime di un'atmosfera, che può essere raggiunta facendo uso di piccoli e pulsometri economici. Hanno indicato che sia le dimensioni del nanowire che i beni materiali pregiudicano la perdita dovuto aria che ammortizza ad un'atmosfera. La qualità della risposta a questo vuoto modesto è tale che questi risuonatori sono forti candidati per agli gli schemi basati a risonanza sensibili di rilevazione.

“Il montaggio dal basso è un assolutamente nuovo approccio nanomanufacturing e dobbiamo creare le unità che hanno beni che abbinano che cosa possiamo ora fare facendo uso di montaggio dall'alto in basso,„ dicono Mayer. “La nostra visione è di fare le grandi schiere delle unità nane di dimensione con le sonde multiple per gli obiettivi multipli collocando i gruppi differenti di nanowires functionalized in sequenza sui chip.„