С использованием ХЧПТ в ряде передовых фирм разрабатываются так называемые "лаборатории на чипе" ("lab-on-a-chip"). Например, исследователи Калифорнийского технологического института, университета Калифорнии в Лос-Анджелесе и компании IRIS International совместно разработали портативный интеллектуальный сенсор размером с мобильный телефон, который автоматически выполняет анализ крови человека, используя лишь 1-2 капли. Сенсор предназначен, в первую очередь, для космонавтов во время их продолжительных полетов в космос. Можно, правда, использовать там анализатор крови типа описанного выше. Но в космосе приходится экономить каждый лишний грамм массы, особенно при продолжительных путешествиях, например, к Марсу или Венере.
Интеллектуальный сенсор для автоматического проведения за 2-3 мин. анализа крови непосредственно в космосе показан на рис. 17.12. Внутри кристалла кремния с помощью микросистемной технологии сформированы не только микроминиатюрные быстродействующие электрохимические анализаторы, но также и крохотные жидкостные насосы, вентили и электронные схемы, которые нужны для управления ходом анализа и для обработки результатов измерений. Когда капля крови попадает в небольшой приемный резервуар, к ней для предотвращения свертывания крови автоматически добавляются антикоагулянты. Затем она перекачивается в контейнер для разбавления, а из него – в сепаратор. Там клетки крови автоматически сортируются по размерам с использованием законов гидродинамики.
.files/image1555.jpg)
Рис. 17.12. Портативный интеллектуальный сенсор для проведения анализа крови
Каждая фракция через свой канал прокачивается в оптоэлектронный счетчик, который подсчитывает число проходящих сквозь него клеток (телец) крови – лейкоцитов, эритроцитов и т.д. Определяются концентрация гемоглобина, РОЕ. А затем с помощью биоселективных МДП транзисторов, на затворах которых иммобилизованы соответствующие ферменты или антитела, определяется наличие и концентрация ряда важных биохимических веществ, вирусов, бактерий.
Разработчики считают, что созданный чип довольно гибок, и с помощью соответствующих модификаций его можно будет настроить даже на выполнение онкологических тестов с целью раннего выявления раковых заболеваний, если иммобилизовать на затворах МДП транзисторов белковые маркеры раковых клеток.
Аэрокосмический центр им. Маршала (NASA) разработал миниатюрную "лабораторию на чипе", предназначенную для выявления следов жизни на Марсе путем анализа в биоселективных электрохимических элементах растворов марсианского грунта или льда на наличие аминокислот, ДНК, РНК, бактерий, спор.
Немецкая фирма STMicroelectronics вместе с сингапурской медицинской фирмой Veredus Laboratories разработала специализированные одноразовые сенсорные микросхемы для распознавания разных штаммов вируса птичьего гриппа H5N1 (рис. 17.13). Сенсорная микросхема содержит ХЧПТ, на затворах которых высажены антитела различных штаммов вируса. Если в контролируемом растворе имеются вирусы того или иного штамма, то антитела распознают их, присоединяют, и на выходе соответствующего ХЧПТ появляется сигнал.
.files/image1556.jpg)
Рис. 17.13. Специализированные одноразовые сенсорные микросхемы для распознавания разных штаммов вируса птичьего гриппа H5N1
В то время как при использовании прежних методов для получения результата требовалось несколько дней плюс время на транспортировку в спецлабораторию, анализ с помощью разработанной сенсорной микросхемы можно выполнить на месте в течение одного часа. И тем самым можно сберечь жизнь тысячам домашних птиц, которые до сих пор становились жертвами преждевременных "профилактических зачисток".
