Está pronto o primeiro chip de eletrônica molecular

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/01/2022

O chip, que incorpora eletrônica molecular, é voltado para aplicações em ciências da vida.
[Imagem: Roswell Biotechnologies]

Chip molecular

O primeiro chip de eletrônica molecular está pronto, realizando um objetivo de 50 anos de integrar moléculas únicas em circuitos computacionais, em busca de eventualmente suplantar os limites da Lei de Moore.

Desenvolvido por uma equipe multidisciplinar de várias instituições acadêmicas, em colaboração com pesquisadores da indústria, o chip usa moléculas únicas como elementos sensores universais de um circuito.

O resultado não é um processador de uso geral, como os eletrônicos, mas um biossensor programável com sensibilidade de molécula única, operando em tempo real e com escalabilidade ilimitada na densidade de píxeis do sensor.

Esta inovação é um passo longamente esperado rumo a avanços em diversos campos que são fundamentalmente baseados na observação de interações moleculares, incluindo a descoberta de medicamentos, diagnósticos, sequenciamento de DNA e proteômica.

"A biologia funciona por moléculas únicas conversando entre si, mas nossos métodos de medição existentes não podem detectar isso," disse o professor Jim Tour, da Universidade Rice, nos EUA. "Os sensores demonstrados neste artigo pela primeira vez nos permitem ouvir essas comunicações moleculares, permitindo uma visão nova e poderosa das informações biológicas."

Esquema de funcionamento do biochip eletrônico.
[Imagem: Carl W. Fuller et al. - 10.1073/pnas.2112812119]

Biossensores com leitura direta

A plataforma de eletrônica molecular consiste em um chip semicondutor programável com uma arquitetura de matriz de sensores escalável, o que o coloca na categoria mais conhecida como biochip.

Cada elemento da matriz consiste em um medidor de corrente elétrica que monitora a corrente que flui através de um fio molecular montado para abranger nanoeletrodos que o acoplam diretamente ao circuito.

O sensor é programado anexando a molécula de sonda desejada ao fio molecular, por meio de um local de conjugação central. A corrente observada fornece uma leitura eletrônica direta e em tempo real das interações moleculares da sonda.

Essas medições de corrente, na escala de picoamperes, em relação ao tempo, são lidas do conjunto de sensores em formato digital, a uma taxa de 1.000 quadros por segundo, capturando dados de interações moleculares com alta resolução, precisão e rendimento.

"O objetivo deste trabalho é colocar o biossensoriamento em uma base tecnológica ideal para o futuro da medicina de precisão e o bem-estar pessoal," disse Barry Merriman, membro da equipe. "Isso requer não apenas colocar o biossensor no chip, mas da maneira certa, com o tipo certo de sensor. Nós pré-encolhemos o elemento sensor ao nível molecular para criar uma plataforma de biossensores que combina um tipo inteiramente novo de medição em tempo real de molécula única com um roteiro de escala de longo prazo e escalonamento ilimitado para instrumentos e testes menores, mais rápidos e mais baratos."

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