Uno schema di una piattaforma di biosensori simile a una ragnatela. Attestazione:DGSIT
Un team di ricerca guidato dal professor CheolGi Kim ha sviluppato una piattaforma di biosensori utilizzando modelli magnetici simili a una ragnatela con una capacità di rilevamento 20 volte più veloce dei biosensori esistenti.
La capacità di rilevamento di un biosensore è determinata dalla risoluzione del sensore e dal movimento e dalla velocità di reazione delle molecole. Molti gruppi di ricerca in Corea e in altri paesi hanno migliorato la risoluzione attraverso innovazioni di nanomateriali, ma il miglioramento della sensibilità è difficile a causa del trasporto a bassa diffusione delle biomolecole verso la regione di rilevamento.
Il professor Kim e il suo gruppo di ricerca hanno utilizzato un campo magnetico per superare il lento movimento di biomolecole come le proteine e il DNA è lento quando il trasporto dipende dalla diffusione. Le biomolecole etichettate con particelle superparamagnetiche potrebbero essere controllate con l'uso di un campo magnetico esterno e rilevate con un sensore magnetico ultrasensibile. La piattaforma del biosensore del team di ricerca utilizza un modello micromagnetico a forma di ragnatela che migliora la capacità di rilevamento del biosensore attraendo biomolecole etichettate con le particelle superparamagnetiche nell'area di rilevamento.
un. Rappresentazione schematica della ragnatela magnetica integrata nel sensore; B. Immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) del sensore integrato con la rete della ragnatela; C. Vista schematica in sezione trasversale delle strutture stratificate del sensore e dei modelli magnetici, contrassegnati come A e B nella Figura b. Credito:DGIST
Il primo autore Byeonghwa Lim al programma di dottorato in scienza dei materiali emergenti del DGIST ha elaborato sulla piattaforma del biosensore:"Quando un campo magnetico rotante viene applicato a un modello magnetico a forma di ragnatela, può attirare più velocemente verso il sensore biomolecole etichettate con particelle superparamagnetiche. La velocità è molto elevata e può rilevare il soggetto 20 volte più velocemente rispetto al metodo di diffusione."
Il team di ricerca è anche riuscito a monitorare le biomolecole coniugate alle particelle superparamagnetiche a una distanza dall'area di rilevamento utilizzando la piattaforma del biosensore. Inoltre, il team ha scoperto che le particelle superparamagnetiche non solo svolgono il ruolo di carico biomolecolare per il trasporto, ma fungono anche da etichette per il sensore per indicare la posizione delle biomolecole.
Il professor Kim ha detto, "I biosensori esistenti richiedono molto tempo per rilevare biomolecole a bassa densità, e hanno una scarsa efficienza di rilevamento in quanto dipendono solo dalla diffusione. La piattaforma di biosensori basati sul campo magnetico migliora la capacità di raccolta delle biomolecole e aumenta la velocità e la sensibilità del movimento delle biomolecole. Perciò, stiamo progettando di utilizzare questa piattaforma per la diagnosi precoce e la diagnosi di recidiva di malattie come il cancro. "
un. Una foto del chip della ragnatela magnetica integrato con il sensore magnetoresistivo; B. Paesaggio del campo parassita effettivo a seconda della posizione delle particelle rispetto all'area di rilevamento del sensore; C. Il segnale del sensore misurato. Credito:DGIST
