پروفسور جورج چرچ، یکی از نویسندگان مقاله و عضو آکادمی ملی آکادمی، گفت: “سنسور توالی یابی Roswell یک نمای جدید و مستقیم از فعالیت پلیمراز ارائه می دهد، با پتانسیل پیشرفت فناوری توالی یابی با مرتبه های بزرگتر در سرعت و هزینه.” علوم و عضو هیئت مشاوره علمی رازول. این تراشه فوق مقیاس‌پذیر امکان توالی‌یابی بسیار توزیع‌شده را برای نظارت بر سلامت شخصی یا محیط‌زیست، و برای برنامه‌های با توان بسیار بالا در آینده مانند ذخیره‌سازی داده‌های DNA در مقیاس اگزابایت باز می‌کند.
Roswell Biotechnologies حسگرهای الکترونیک مولکولی را بر روی یک تراشه نیمه هادی معرفی می کند
مرجع اخبار سخت افزار کامپیوترایران
اولین تراشه الکترونیکی مولکولی ساخته شده است که هدف 50 ساله ادغام تک مولکول ها در مدارها برای رسیدن به محدودیت های مقیاس بندی نهایی قانون مور را محقق می کند. این تراشه که توسط Roswell Biotechnologies و یک تیم چند رشته‌ای متشکل از دانشمندان برجسته دانشگاهی توسعه یافته است، از مولکول‌های منفرد به عنوان عناصر حسگر جهانی در یک مدار برای ایجاد یک حسگر زیستی قابل برنامه‌ریزی با حساسیت زمان واقعی تک مولکولی و مقیاس‌پذیری نامحدود حسگر استفاده می‌کند. این نوآوری، که این هفته در مقاله‌ای در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) منتشر شد، پیشرفت‌هایی را در زمینه‌های مختلف ممکن می‌سازد که اساساً مبتنی بر مشاهده برهم‌کنش‌های مولکولی است، از جمله کشف داروها، تشخیص، توالی یابی DNA و پروتئومیکسجیم تور، دکترا، استاد شیمی در دانشگاه رایس و پیشگام در زمینه الکترونیک مولکولی، می‌گوید: «زیست‌شناسی با تک تک مولکول‌ها کار می‌کند که با یکدیگر صحبت می‌کنند، اما روش‌های اندازه‌گیری موجود ما نمی‌تواند آن را تشخیص دهد.» حسگرهای ارائه شده در این مقاله برای اولین بار به ما این امکان را می دهند که به این ارتباطات مولکولی گوش دهیم و دید جدید و قدرتمندی از اطلاعات بیولوژیکی را ممکن می سازد.
بری مریمن، نویسنده اصلی مقاله، یکی از بنیانگذاران و مدیر علمی رازول، دکترا، بری مریمن، نویسنده اصلی مقاله، افزود: “هدف این کار قرار دادن بیوسنینگ بر روی یک پایه فناوری ایده آل برای آینده پزشکی دقیق و سلامت شخصی است.” این امر نه تنها مستلزم دریافت حسگر زیستی بر روی تراشه، بلکه به روش صحیح، با نوع مناسب حسگر است. اندازه‌گیری تک مولکولی با یک نقشه راه نامحدود درازمدت برای آزمایش‌ها و ابزارهای کوچک‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر.»
پلت فرم جدید الکترونیک مولکولی، برهمکنش های مولکولی چند omics را در مقیاس تک مولکولی، در زمان واقعی تشخیص می دهد. مقاله PNAS طیف گسترده‌ای از مولکول‌های پروب، از جمله DNA، آپتامرها، آنتی‌بادی‌ها و آنتی‌ژن‌ها و همچنین فعالیت آنزیم‌های مرتبط با تشخیص و تعیین توالی، از جمله یک آنزیم CRISPR Cas-binding DNA هدف را ارائه می‌کند. این طیف گسترده ای از کاربردها را برای چنین کاوشگرهایی، از جمله پتانسیل آزمایش سریع کووید، کشف دارو، و پروتئومیکس را نشان می دهد.
پلت فرم الکترونیک مولکولی از یک تراشه نیمه هادی قابل برنامه ریزی با معماری آرایه حسگر مقیاس پذیر تشکیل شده است. هر عنصر آرایه از یک جریان سنج الکتریکی تشکیل شده است که جریان عبوری از یک سیم مولکولی دقیق را کنترل می کند، که برای پوشش نانوالکترودهایی که آن را مستقیماً به مدار متصل می کند، مونتاژ شده است. سنسور با اتصال مولکول پروب مورد نظر به سیم مولکولی، از طریق یک محل ترکیب مرکزی طراحی شده، برنامه ریزی می شود. جریان مشاهده شده یک بازخوانی الکترونیکی بی‌درنگ و مستقیم از برهم‌کنش‌های مولکولی کاوشگر را فراهم می‌کند. این پیکوآمپر در مقیاس جریان به زمان
اندازه‌گیری‌ها از آرایه حسگر به شکل دیجیتال، با سرعت 1000 فریم در ثانیه خوانده می‌شوند تا داده‌های برهمکنش مولکولی را با وضوح، دقت و توان عملیاتی بالا ثبت کنند.
این مقاله همچنین یک حسگر الکترونیکی مولکولی را ارائه می‌کند که قادر به خواندن توالی DNA است. در این حسگر، یک DNA پلیمراز، آنزیمی که DNA را کپی می‌کند، در مدار قرار می‌گیرد و نتیجه مشاهده الکتریکی مستقیم عمل این آنزیم است که یک قطعه DNA را حرف به حرف کپی می‌کند. برخلاف سایر فناوری‌های توالی‌یابی که بر اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم فعالیت پلیمراز متکی هستند، این رویکرد امکان مشاهده مستقیم و بی‌درنگ آنزیم DNA پلیمراز حاوی نوکلئوتید را فراهم می‌کند. این مقاله نشان می‌دهد که چگونه می‌توان این سیگنال‌های فعالیت را با الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای فعال کردن پخش توالی تجزیه و تحلیل کرد.
تحریریه Techpowerup
