É apresentado o primeiro chip eletrônico molecular – é um biossensor capaz de detectar moléculas individuais e ler dados do DNA

Roswell Biotechnologies, juntamente com um grupo de cientistas, anunciou a conclusão do desenvolvimento e testes bem-sucedidos de um chip biossensor de nova geração. O sensor é capaz de detectar moléculas únicas, atividade enzimática e até mesmo monitorar o processo de síntese de DNA em tempo real. Essa possibilidade não apenas simplifica a decodificação do biomaterial, mas também abre caminho para dispositivos de registro de dados em portadores de DNA.

Fonte da imagem: Roswell

Os cientistas vêm desenvolvendo chips biossensores há muito tempo, mas a pandemia do COVID-19 impulsionou significativamente a busca por soluções. A Roswell Biotechnologies, juntamente com colegas do centro belga Imec, passou de um projeto a uma solução pronta em menos de dois anos. Um sensor experiente em substrato de silício com resolução de 16 mil pixels é capaz de operar a uma velocidade de 1000 quadros por segundo, o que possibilita diagnosticar instantaneamente vírus, drogas, sequenciamento de DNA, análise de proteínas e muito mais, que antes levou muito tempo e dinheiro.

A plataforma proposta de Roswell consiste em um chip semicondutor programável com uma arquitetura de matriz de sensores escalável. O chip também inclui ADCs multicanal para converter informações em formato digital para análise posterior por ferramentas de aprendizado de máquina. O pixel elementar do sensor consiste em dois nanoeletrodos com um gap de 20 nm. Para avaliar o biomaterial, um fio molecular de material biológico ativo, por exemplo, uma proteína α-helicoidal sintética, é suspenso entre as lacunas. Essa proteína pode capturar uma amostra de biomaterial para testes adicionais.

Fonte da imagem: Proceedings of the National Academy of Sciences

Uma corrente elétrica é passada através dos eletrodos e do fio molecular. A força da corrente dependerá da resistência do circuito e indicará com precisão o biomaterial alvo capturado pelo sensor. A precisão da determinação do material é tão alta que a tecnologia pode ser usada como leitora para gravar dados no DNA. Os pixels do sensor podem transportar enzimas de DNA polimerase incorporadas, o que permite a observação elétrica direta da ação dessa enzima à medida que copia um fragmento de DNA elemento por elemento. O diagnóstico moderno não permite isso, trabalhando com DNA apenas por meio de medições indiretas. Isso tem o potencial de revolucionar a medicina e a pesquisa biológica em muitas áreas relacionadas: em paleontologia, forense, agricultura e muito mais.

Além disso, os dados de desenvolvimento são publicados no Proceedings of the National Academy of Sciences e estão disponíveis gratuitamente neste link.