ऑफ-द-शेल्फ घटकों से बना सेंसर एक साथ 32 रोगजनकों का पता लगाता है

रोगों का शीघ्र निदान करने से रोगियों और डॉक्टरों दोनों को लाभ होता है। यह उपचार को रोग की प्रगति को धीमा करने और जटिलताओं के जोखिम को कम करने में सक्षम बनाता है, जिससे दीर्घकालिक स्वास्थ्य में सुधार होता है। प्रारंभिक निदान के महत्व को ध्यान में रखते हुए, जर्मनी में हेल्महोल्त्ज़ ज़ेंट्रम ड्रेसडेन-रोसेनडॉर्फ (HZDR) अनुसंधान प्रयोगशाला की एक टीम ने एक लागत प्रभावी, हथेली के आकार का उपकरण बनाने के लिए ऑफ-द-शेल्फ घटकों का उपयोग किया है जो एक साथ 32 विभिन्न रोगजनकों का पता लगा सकता है।

नया उपकरण बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने फ़ील्ड-इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर (FETs) का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र से बुनियादी अवधारणाओं को उधार लिया। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर अर्धचालकों में बिजली के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करते हैं। इसके तीन घटक हैं: स्रोत, द्वार और नाली। गेट की सतह पर वोल्टेज लगाने से इसकी क्षमता बदल जाती है और स्रोत और नाली के बीच वर्तमान प्रवाह नियंत्रित होता है। डिवाइस "पावर ऑन" तभी होता है जब गेट वोल्टेज एक निश्चित सीमा तक पहुंच जाता है। विभिन्न रोगज़नक़ अलग-अलग विद्युत क्षमताएँ और इस प्रकार अलग-अलग धाराएँ उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए, कैंसर कोशिकाएं फ्लू वायरस की तुलना में एक अलग विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती हैं। वर्तमान में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होने का मतलब है कि कोई भी रोग-संबंधी जैव-अणु सेंसर (गेट) सतह से बंधा नहीं है, और इसके विपरीत।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर आधारित पारंपरिक बायोसेंसर का एक बड़ा नुकसान यह है कि परीक्षण सतह का पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है और उपयोग के बाद पूरे ट्रांजिस्टर को त्यागना पड़ता है, जो महंगा है और पर्यावरण के अनुकूल नहीं है। इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने विद्युत क्षमता में परिवर्तन को मापने के लिए ट्रांजिस्टर के गेट से जुड़े एक अलग इलेक्ट्रोड का उपयोग किया।

"इससे हमें ट्रांजिस्टर का कई बार उपयोग करने का अवसर मिला," अध्ययन के संबंधित लेखक लारिसा बरबन ने कहा। "हमने गेट को अलग कर दिया और इसे 'विस्तारित गेट' कहा - परीक्षण प्रणाली का विस्तार।"

प्रणाली को और बेहतर बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने 32 परीक्षण पैड के साथ एक विस्तार द्वार बनाया जो कई रोगजनकों का पता लगाने में सक्षम है।

बलबन ने कहा, "हमें निश्चित रूप से उम्मीद है कि यह प्रणाली कई विश्लेषण कर सकती है।" "इसका मतलब है कि एक ही समय में प्रत्येक पैड पर विभिन्न रोगजनकों के लिए एक नमूने का परीक्षण किया जा सकता है।"

शोधकर्ताओं ने अपने उपकरण का उपयोग इंटरल्यूकिन-6 (आईएल-6) का पता लगाने के लिए किया, जो संक्रमण और ऊतक क्षति के जवाब में उत्पन्न होने वाला प्रोटीन है। यह प्रतिरक्षा प्रणाली सक्रियण का एक शक्तिशाली मार्कर है और सूजन, संक्रमण, ऑटोइम्यून बीमारी, हृदय रोग और कुछ कैंसर में बढ़ा हुआ है।

बलबन ने कहा, "चाहे यह साधारण सर्दी हो या कैंसर, आईएल-6 सांद्रता बदल जाती है।" "विभिन्न बीमारियाँ और रोग के विभिन्न चरण अलग-अलग नैदानिक ​​​​अभिव्यक्तियाँ उत्पन्न करते हैं। यही कारण है कि IL-6 एक मार्कर के रूप में बहुत उपयुक्त है।"

उन्होंने पाया कि शोधकर्ताओं के लिए डिज़ाइन की गई एक ऑफ-द-शेल्फ नैनोपार्टिकल किट का उपयोग करके सोने के नैनोकणों को जोड़ने से चार्ज को केंद्रित या स्थानीयकृत किया जा सकता है और वोल्टेज सिग्नल को बढ़ाया जा सकता है, जिससे डिवाइस की संवेदनशीलता बढ़ जाती है। परीक्षण की संवेदनशीलता नैनोकणों के बिना काम करने की तुलना में काफी अधिक थी।