Roswell Biotechnologies/imec Erste molekular-elektronische Biosensoren

Technologie treibt schnelle, kostengünstige DNA-Sequenzierung auf portablen Geräten voran.
Technologie treibt schnelle, kostengünstige DNA-Sequenzierung auf portablen Geräten voran.

Roswell Biotechnologies und das imec arbeiten bei der Entwicklung des ersten kommerziell verfügbaren molekular-elektronischen Biosensorchips zusammen. Wichtige Proof-of-Concept-Arbeiten wurden bereits abgeschlossen, jetzt geht es um die endgültige Prozessentwicklung.

Diese Chips sind das Herzstück der neuen Plattform von Roswell Technologies für die DNA-Sequenzierung zur Unterstützung von Präzisionsmedizin (personalisierte Medizin), molekularer Diagnostik, schneller Tests auf Infektionskrankheiten und der Speicherung von DNA-Daten werden. Die ersten kommerziell verfügbaren Produkte werden voraussichtlich 2021 auf den Markt kommen.

»Der dringende Bedarf an einer neuen Generation von schnellen, kostengünstigen Überwachungs- und Diagnoseinstrumenten für Konsumenten ist in der aktuellen COVID-19-Pandemie extrem deutlich geworden«, sagt Paul Mola, Präsident und CEO von Roswell. »In diesem Sektor wird die molekulare elektronische Plattform von Roswell die Art und Weise verändern, wie Infektionskrankheiten erkannt werden, mit leistungsstarken neuen Fähigkeiten, die ein schnelles Screening von vielen Infektionskrankheiten auf einmal oder von verschiedenen Virusstämmen mit tragbaren oder Handheld-Geräten ermöglichen.

Die Roswell-Plattform ist die erste, die die Leistungsfähigkeit der molekularen elektronischen Abtastung bietet, um ein breites Spektrum von DNA-Sequenzierungs- und Biosensor-Anwendungen zu unterstützen. Dazu gehört das gesamte Spektrum von Tests, die für die Erkennung und Eindämmung von Infektionskrankheiten wie COVID-19 erforderlich sind, einschließlich Sequenzierung, Nukleinsäure-, Antigen- und Antikörpererkennung. Die Plattform wurde zudem so skalierbar konzipiert, dass sie die Möglichkeit zur schnellen und kostengünstigen Sequenzierung des gesamten Genoms in der Präzisionsmedizin, zur Behandlung von Krebs und anderen Krankheiten sowie zum Lesen riesiger Mengen digitaler Daten, die in der DNA gespeichert sind, bietet, was als die Zukunft der Datenarchivierung im globalen Maßstab angesehen wird.

Molekulare elektronische Sensorchips integrieren einzelne Moleküle als elektrische Sensorbestandteile auf Standard-Halbleiterchips, wodurch elektronische Biosensorvorrichtungen massiv skalierbar werden. Während elektronische Biosensoren allmählich in die DNA-Sequenzierung und andere Testbereiche Einzug gehalten haben, gab es keine größeren Innovationen in der grundlegenden Sensortechnologie. Die molekularen elektronischen Roswell-Sensoren stellen eine völlig neue Klasse von Sensoren dar, die speziell für eine maximale Kompatibilität mit der modernen CMOS-Chip-Technologie entwickelt wurden und einen technologischen Durchbruch darstellen, der die Leistung erheblich steigert und die Kosten senkt. Dieser Fortschritt ermöglicht kostengünstige biomedizinische Hochgeschwindigkeitstests, einschließlich der DNA-Sequenzierung und anderer Formen von Biomarkern, die für die moderne medizinische Diagnostik unerlässlich sind, auf einfachen tragbaren bzw. Handheld-Geräten.

»Obwohl die molekulare Elektronik seit langem als wissenschaftlicher Durchbruch gefeiert wird, erforderte ihre kommerzielle Nutzbarkeit, dass die Technologie auf einen Standard-Halbleiterchip aufgebracht wird«, sagte Dr. Barry Merriman, Chief Science Officer von Roswell. »Eine der wesentlichen Hürden für die Kommerzialisierung der molekularen Elektronik ist der Bedarf an kostspieligen kundenspezifischen Lösungen für die Herstellung in großem Maßstab. Imec hat diese Herausforderungen gemeistert, indem es modernste Halbleiterfertigungstechnologie zusammen mit seiner umfassenden Erfahrung in der Biosensortechnologie eingesetzt hat, um molekulare Elektronik mit Standardwerkzeugen zu kommerzialisieren.« Und Dr. Ashesh Ray Chaudhuri, Teamleiter für Biowissenschaftstechnologien bei imec, fügte hinzu: »Dieser Sensor der nächsten Generation, der in der Lage ist, die Biosensorik zu revolutionieren, profitiert von unserem breiten Fachwissen, um die Produktionshürden zu überwinden.«