(Phys.org) - I ricercatori hanno creato un biosensore ultrasensibile che potrebbe aprire nuove opportunità per la diagnosi precoce del cancro e la "medicina personalizzata" su misura per la biochimica specifica dei singoli pazienti.

Il dispositivo, che potrebbe essere diverse centinaia di volte più sensibile di altri biosensori, combina gli attributi di due tipi di sensori nettamente diversi, disse Muhammad A. Alam, un professore di ingegneria elettrica e informatica alla Purdue University.

"Individualmente, entrambi questi tipi di biosensori hanno una sensibilità limitata, ma quando combini i due ottieni qualcosa che è meglio di entrambi, " Egli ha detto.

I risultati sono dettagliati in un documento apparso lunedì (14 maggio) nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Il documento è stato scritto dallo studente laureato della Purdue Ankit Jain, Alam e Pradeep R. Nair, un ex studente di dottorato della Purdue che ora è membro di facoltà presso l'Indian Institute of Technology, Bombay.

Il dispositivo ╨ chiamato biosensore Flexure-FET - combina un sensore meccanico, che identifica una biomolecola in base alla sua massa o dimensione, con un sensore elettrico che identifica le molecole in base alla loro carica elettrica. Il nuovo sensore rileva biomolecole sia cariche che non cariche, consentendo una gamma più ampia di applicazioni rispetto a entrambi i tipi di sensori da soli.

Il sensore ha due potenziali applicazioni:medicina personalizzata, in cui viene registrato un inventario di proteine ​​e DNA affinché i singoli pazienti possano prendere decisioni diagnostiche e terapeutiche più precise; e la diagnosi precoce del cancro e di altre malattie.

Nella diagnosi precoce del cancro, il sensore rende possibile il rilevamento di piccole quantità di frammenti di DNA e proteine ​​deformate dal cancro molto prima che la malattia sia visibile attraverso l'imaging o altri metodi, ha detto Alam.

La parte meccanica del sensore è un cantilever vibrante, una scheggia di silicone che ricorda un minuscolo trampolino. Situato sotto il cantilever è un transistor, che è la parte elettrica del sensore.

In altri biosensori meccanici, un laser misura la frequenza di vibrazione o la deflessione del cantilever, che cambia a seconda del tipo di biomolecola che atterra sul cantilever. Invece di usare un laser, il nuovo sensore utilizza il transistor per misurare la vibrazione o la deflessione.

Il sensore massimizza la sensibilità mettendo sia il cantilever che il transistor in una "polarizzazione". Il cantilever è polarizzato usando un campo elettrico per tirarlo verso il basso come se fosse una corda invisibile.

"Questa pre-flessione aumenta significativamente la sensibilità, " ha detto Giain.

Il transistor è polarizzato applicando una tensione, massimizzando anche le sue prestazioni.

"Puoi rendere il dispositivo sensibile a quasi tutte le molecole purché configuri correttamente il sensore, " ha detto Alam.

Un'innovazione chiave è l'eliminazione di un componente chiamato "elettrodo di riferimento, " che è richiesto per i biosensori elettrici convenzionali ma non può essere miniaturizzato, limitando le applicazioni pratiche.

"L'eliminazione della necessità di un elettrodo di riferimento consente la miniaturizzazione e la rende fattibile per applicazioni a basso costo, applicazioni point-of-care negli studi medici, " ha detto Alam.

Per il concetto è stata depositata una domanda di brevetto statunitense.