Молекулы нашего тела находятся в постоянном общении друг с другом. Некоторые из них могут рассказать нам важную информацию о состоянии здоровья организма, об эффективности терапии или о ходе инфекции. Если бы мы могли распознавать эти сигналы в реальном времени, то у нас появилась бы возможность быстрее диагностировать заболевания. Новая технология транзисторов, созданная в США, открывает возможность создания как раз таких медицинских имплантов.

Исследователи из Северо-Западного университета разработали новую технологию, облегчающую прослушку внутренних переговоров организма. Хотя химические сигналы, которые подает наше тело, крайне слабые, созданные учеными транзисторы могут усилить их более чем в 1000 раз. Новый подход облегчает обнаружение сигнала без сложной и громоздкой электроники, пишет Science Daily.

Многие современные химические датчики создают слишком слабый сигнал, чтобы его можно было эффективно использовать, так что медработники зачастую не могут расшифровать его, не взяв биологический образец и не проведя лабораторный анализ. На это уходит много времени и усилий. Новые датчики способны усиливать внутренние сигналы, так что проводить анализ образцов не придется.

Ученые решили использовать в качестве электрохимических датчиков аптамеры, молекулы ДНК, которые связываются с определенными мишенями. Соединившись с такой мишенью, они выполняют роль электронного переключателя, сворачиваясь в новую структуру, которая запускает электрохимический сигнал. Однако система из одних аптамеров дает слабый сигнал и подвержена помехам.

Преодолеть эту проблему ученым помог усиливающий компонент, подключенный к традиционному датчику с электродами, а также электрохимический транзистор с новой архитектурой, который способен воспринимать и усиливать слабый биохимический сигнал. В новом устройстве электрод используется для получения сигнала, а усиливает его соседний транзистор. Встроенный тонкопленочный электрод сравнения делает усиленные сигналы более стабильными и надежными.

Для того чтобы испытать изобретение, исследователи взяли обычный белок цитокин, регулирующий иммунную реакцию. Измерив концентрацию цитокинов возле поврежденных тканей, они смогли оценить скорость заживления, наличие новой инфекции и понять, требуется ли медицинское вмешательство. В серии экспериментов ученые смогли усилить сигналы цитокинов на три-четыре порядка по сравнению с обычными методами измерения аптамеров.

Команда убеждена, что усилитель покажет такой же высокий результат с любой другой молекулой или химическим соединением, включая антитела, гормоны или медицинские препараты. Ученые предполагают, что их изобретение ляжет в основу вживляемых биодатчиков или носимых устройств, которые будут в состоянии и диагностировать неполадки в организме, и реагировать на них.