Nanotehnologija s KTH-a u Stockholmu razvila je metodu koja stvaranje rupica od šest do deset nanometara u tankim membranama ubrzava do te mjere da bi proizvodnja biosenzora mogla izaći iz specijaliziranih laboratorija u obične tvornice poluvodiča.
Istraživači sa Kraljevskog tehnološkog instituta (KTH) u Stockholmu objavili su u časopisu Science Advances tehniku koju uspoređuju s čupanjem panja užetom. Umjesto bušenja jedne rupe po jednu, skupno stvaraju nizove nanopora koristeći mehaničko naprezanje ugrađeno u same materijale.
Frank NiklausProfesor mikro- i nanosustava na KTH-u, kaže da studija pokazuje jedinstven pristup koji se oslanja na unutarnje mehaničko naprezanje za stvaranje nanorupa. Postupak počinje s naslagom slojeva na silicijskoj pločici: gornji sloj je namjerno rastegnut pod napetosti, ispod njega je drugi sloj koji se nagriza dok ne ostane mali unaprijed definirani oblik, a treći sloj je sama senzorska membrana u kojoj nastaje nanopora.
“Greda vuče sve dok ne otkine nanoskopski fragment membrane, stvarajući rupu”, objašnjava Xinxin LiuDoktorand na KTH-u i prvi autor studije. “Baš kao kad vadite panj užetom – greda se pričvrsti za nanosidro i odvaja ga od membrane koja služi kao tlo.”
Od jedne po jedne do čitavih nizova
Tipični senzorski uređaj ima jednu nanoporu koja funkcionira kao detektor pojedinačnih molekula. Do sada su se te rupe stvarale jedna po jedna, sporim i skupim tehnikama poput bušenja elektronskim snopom ili oblikovanja transmisijskim elektronskim mikroskopom. Nova metoda omogućuje stvaranje velikih nizova nanopora paralelno, iskorištavajući mehaniku loma materijala.
Tehnika je uspješno testirana na više materijala – dielektričnim, metalnim i poluvodičkim senzorskim membranama. Istraživači kažu da su nanopore bile učinkovite u analizi DNK i detekciji molekula.
Liu kaže da su istraživači patentirali tehniku i osnovali startup za komercijalizaciju. “Već smo poslali uzorke suradniku na testiranje, tako da je ovo prešlo fazu laboratorija”, dodaje.
Što to znači za medicinu i industriju
Nanopore su ključne u sekvenciranju DNK, otkrivanju zaraznih bolesti i onkološkoj genetici. Brža i jeftinija proizvodnja tih senzora mogla bi ih učiniti dostupnima manjim klinikama i bolnicama koje si danas ne mogu priuštiti specijaliziranu opremu.
No postavlja se pitanje koje izvor ne postavlja: hoće li ova metoda doista smanjiti troškove krajnjih uređaja ili će se ušteda zadržati u proizvodnji? Povijest nanotehnologije pokazuje da je put od laboratorijskog prototipa do masovne proizvodnje često duži nego što autori studija optimistično najavljuju. Primjerice, tehnike litografije koje su obećavale revoluciju u proizvodnji čipova prije dva desetljeća i danas su tek niša.
U svakom slučaju, činjenica da su uzorci već poslani vanjskim suradnicima na testiranje govori da ovo nije samo teorijska vježba. Ako se tehnika pokaže pouzdanom u stvarnim uvjetima, mogla bi značajno ubrzati put od otkrića do primjene u medicinskoj dijagnostici – području u kojem svaki mjesec čekanja znači razliku između ranog otkrivanja bolesti i prekasne intervencije.