ميكرو چيپ

[melika]

آزمايشگاه زيستي کوچک بر روي تراشة

محققين دانشگاه کرنل، يک سيستم زيستي آزمايش‌کنندة بر مبناي DNA ساخته‌اند که بر روي يک تراشة سيليکوني قرار مي‌گيرد و مي‌توان از آن جهت شناسايي تعداد زيادي از ميکروارگانيسم‌ها استفاده کرد. اين تراشه داراي دو قسمت است; اولين قسمت، DNA را از نمونه گرفته و آن را خالص‌سازي مي‌کند. بخش دوم، قسمت واکنش‌گر است که فرآيندي موسوم به "واکنش زنجيره‌اي پليمراز(PCR)" در آن صورت مي‌گيرد. در اثر اين فرآيند قسمتهاي مشخصي از DNA به سرعت تکثير شده و پس از اين مرحله براحتي شناسايي مي‌گردند.
کادي، يکي از محققان اين پژوهش گفت: "اگر چه قبلاً واکنش فوق بصورت بلادرنگ بر روي تراشه‌هاي سيليکوني انجام شده است، ولي تاکنون هيچ کسي عمل خالص‌سازي DNA را بر روي تراشه انجام نداده است". وي و همکارانش در حال کار, براي افزودن مرحلة سومي به اين فرآيند مي‌باشند که در آن از فناوري فلورسانس جهت شناسايي مواد و نمونه‌ها استفاده مي‌شود. ‌ اندازة تراشه 4*2 سانتيمتر است ولي با توجه به اينکه PCR به مجموعه‌اي از دماهاي خاص در مراحل مشخص نياز دارد، اندازة آن به 3*5*5 سانتيمتر تغيير مي‌کند. در صورتي که اين گروه بتوانند فلورسانس را نيز به اين مجموعه اضافه نمايند قادر خواهند بود که در زمان کوتاهي مواد زيستي را شناسايي کنند.
کادي اظهار داشت: "يکي از دلايلي که باعث شد تا اين فرآيندها را بر روي يک تراشه قرار دهيم اين است که باعث تسهيل فرآيندها شده و افراد آموزش‌نديده نيز مي‌توانند با آن کار کنند. مزيت ديگر اين سيستم اين است که قادر به شناسايي تعداد زيادي ارگانيسم مي‌باشد، بنابراين مي‌توان از آن به منظورهاي مختلف، از کنترل منابع غذا و آب گرفته تا شناسايي مواد زيستي کشنده استفاده کرد. در صورتي که پرايمرهاي لازم وجود داشته باشد با توجه به وجود فناوري PCR مي‌توان هر ارگانيسمي را شناسايي کرد".
​

 

[melika]

توابع چندگانه بيو چيپ
MFB يك بيو چيپ چند آرايه اي جامع مي باشد كه به وسيله تركيب المنت هاي مدار جريان (IC) يك سيستم آشكار سازي/ تحريك (برانگيزش) الكترواپتيك و گيرنده زيستي براي بررسي هاي دروني و نرم افزار ريز پردازنده طراحي شده است .
سيستم MFB شامل المنت هاي زير مي باشد :
1-يك منبع تحريك نور
2-كاوش هاي زيستي چندگانه حاوي انواع گوناگون از گيرنده هاي زيستي
3-يك مكان نمونه برداري
4-المنت هاي حسي
5-يك سيستم تقويت سيگنال

گسترش جايگاه هاي چند كاناله نمونه گيري شامل گسترش كاوش هاي زيستي روي لايه هاي چند آرايشي (4*4 or 10*10 كانال براي بيو چيپ هاي رايج ) كه مي تواند روي سطح يك دستگاه گيرنده ( transducer ) براي اطمينان از تماس بهينه و حداكثر آشكارسازي اجرا شود .
سيستم ميكرو چيپ الكترو اپتيك جامع توسعه پيدا كرد براي اين كار تلاش شد دريافت ميكرو چيپ ها و بيو سنسورها از طريق ردياب هاي تصويري صورت گيرد . مثلا يك سيستم ميكرو چيپ جامع با IC الكترونيكي ، On board معمولا از نظر تجاري در دسترس نبود بنابراين IC الكترو اپتيك سيستم ها را براي المنت هاي حسي ميكرو چيپ در Oak Ridge National Laboratory طراحي كردند .
ساخت بيو سنسورهاي خيلي جامع تا حدودي از طريق قدرت ساخت المنت هاي دريافت نوري چندگانه و ميكرو الكترونيك ها روي يك مدار جريان انفرادي شدني است ولي سيستم كامل شده ميكرو چيپ در حال حاضر به طور تجاري در دسترس نيست .
براي گسترش يك سيستم بيو چيپ با طراحي بهينه ، چندين سيستم IC بيو چيپ را بر روي ديودهاي حساس به نور مدار ارزيابي كرده و گسترش دادند . سيستمي با 16 كانال ( آرايش 4*4 ) و ديگري داراي 64 كانال ( آرايش 8*8 ) داراي 4 نوع مدار الكترونيكي روي سطح منفرد باشد . سيستم بيو چيپ ها شامل يك مساحت بزرگ به اندازه مساحت مورد نياز براي آرايش تقويت كننده ديود حساس به نور كه مانند يك IC معمولي انفرادي طراحي مي شد ، مي باشند . IC در اين دستگاه به صورت زوج به كار مي رود و براي جايگاه هاي نمونه گيري چند آرايشي و براي فرانگري مراحل با وضوح بسيار پايين به كار مي رود .
ديود هاي حساس به نور به طور انفرادي 900 µm2 اندازه دارند و در شبكه اي با فاصله 1 mm منظم مي شوند . اين ديودها و مدار الكترونيكي همراه آن با استفاده از يك n _ well استاندارد با فرايند CMOS ساخته شده است . استفاده از اين نوع فراينداستاندارد اجازه مي دهد تا ديود حساس به نور و ترانزيستور به خوبي انواع بي شمار ديگر مشابه آن و مدار ديجيتال در يك IC چيپ انفرادي باشد . اين مهمترين خصوصيت مفيد تكنولوژي CMOS در مقايسه با تكنولوژي ديگر ردياب ها مانند دوربين هاي شارژ همزمان يا ابزارهاي شارژ كننده مي باشد .
ديودهاي حساس به نور خودشان دستورالعمل n_well را اجرا مي كنند كه به طور كلي براي ساخت مقاومت هاي الكتريكي يا به عنوان ماده اصلي ترانزيستورها مي باشد . از آنجايي كه ماده لايه آند ديود از نوع P ( p – type ) مي باشد ، ( عموما همه مدارهاي IC چيپ ، اينگونه مي باشد . ) فقط كاتد براي فرابيني مدارهاي تصويري به كار مي رود . در نتيجه ديود با تغذيه معكوس وادار به فعاليت مي شود .
دانشمندان يك تسهيم كننده آنالوگ طراحي كردند كه اجازه مي دهد هر كدام از المنت ها در آرايش خود به يك تفويت كننده متصل شوند . در ابزار نهايي هر ديود مي توانست با منبع تقويت كننده خودش كار كند . اين تسهيم كننده از 16 سلول ساخته شده است ( آرايش 4*4 ) هر سلول از يك كليد CMOS دارد كه به وسيله پيام خروجي رمزگشا كنترل مي شود .وقتي كه پيام ديود به تقويت كننده مي رسد ، كليد باز است .

(مليكا رستمي)