(Phys.org) —Un professeur de recherche du NJIT connu pour ses travaux de pointe avec les nanotubes de carbone supervise la fabrication d'un prototype de laboratoire sur puce qui permettrait un jour à un médecin de détecter une maladie ou un virus à partir d'une seule goutte de liquide, y compris le sang. "Nano-biosondes évolutives à résolution sub-cellulaire pour la détection cellulaire, " Biocapteurs et bioélectronique , qui publiera le 15 juillet, 2013 mais est maintenant disponible en ligne, décrit comment les professeurs de recherche du NJIT Reginald Farrow et Alokik Kanwal, son ancien stagiaire postdoctoral, et leur équipe ont créé un dispositif à base de nanotubes de carbone pour détecter de manière non invasive et rapide des cellules uniques mobiles avec le potentiel de maintenir un degré élevé de résolution spatiale.

« À l'aide de capteurs, nous avons créé un appareil qui permettra au personnel médical de déposer une infime goutte de liquide sur la zone active de l'appareil et de mesurer les propriétés électriques des cellules, " dit Farrow, le récipiendaire de la plus haute distinction de recherche du NJIT, le NJIT Board of Overseers Excellence in Research Prize and Medal. « Bien que nous ne soyons pas les seuls à faire ce genre de travail, ce que nous pensons être unique, c'est la façon dont nous mesurons les propriétés électriques ou les modèles des cellules et comment ces propriétés diffèrent entre les types de cellules."
Dans l'article, les chercheurs du NJIT ont évalué trois types de cellules différents à l'aide de trois sondes électriques différentes. "C'était une étude exploratoire et nous ne voulons pas dire que nous avons une signature, " Farrow ajouté. " Ce que nous disons ici, c'est que ces cellules diffèrent en fonction des propriétés électriques. L'établissement d'une signature, cependant, prendra du temps, bien que nous sachions que la distribution des charges électriques dans une cellule saine change de façon marquée lorsqu'elle tombe malade."

Cette recherche a été financée à l'origine par l'armée comme moyen d'identifier les agents de guerre biologique. Cependant, Farrow pense que l'utilisation peut aller beaucoup plus loin et potentiellement détecter les virus, bactéries, même le cancer. La recherche pourrait aussi un jour évaluer la santé de bonnes cellules, comme les neurones du cerveau. Depuis 2010, trois brevets américains, "Méthode de formation d'un transistor à effet de champ vertical à nanotubes, " #7, 736, 979 (2010) ; "Dispositif nanotube et méthode de fabrication" #7, 964, 143 (2011); "Dispositif nanotube et méthode de fabrication" #8, 257, 566 (2012) ont été récompensés pour cet appareil. En outre, plusieurs brevets ont été déposés.

Le dispositif (montré sur la photo) utilise des technologies standard de semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS) pour la fabrication, lui permettant d'être facilement évolutif (jusqu'à quelques nanomètres). Les nanotubes sont déposés par électrophorèse après fabrication afin de maintenir la compatibilité CMOS.

Les appareils sont espacés de six microns, ce qui est de la même taille ou plus petit qu'une seule cellule. Pour démontrer sa capacité à détecter des cellules, les chercheurs ont effectué une spectroscopie d'impédance sur des cellules mobiles de rein embryonnaire humain (HEK), neurones de souris, et des cellules de levure. Les mesures ont été réalisées avec et sans cellules et avec et sans nanotubes. Les nanotubes se sont avérés essentiels pour détecter avec succès la présence de cellules.

Les nanotubes de carbone sont très résistants, structures électriquement conductrices d'un seul nanomètre de diamètre. C'est un milliardième de mètre, ou environ dix atomes d'hydrogène d'affilée. La percée de Farrow est une méthode contrôlée pour lier fermement l'un de ces sous-microscopiques, fils électriques cristallins à un emplacement spécifique sur un substrat. Sa méthode introduit également la possibilité de lier simultanément un réseau de millions de nanotubes et de fabriquer efficacement de nombreux dispositifs en même temps.

Pouvoir positionner des nanotubes de carbone uniques ayant des propriétés spécifiques ouvre la porte à de nouvelles avancées significatives. D'autres possibilités incluent un pancréas artificiel, circuits électroniques tridimensionnels et piles à combustible nanométriques avec une densité d'énergie inégalée.