ザウルスの法則さんのサイトより
https://blog.goo.ne.jp/zaurus13/e/b5f2af2b3e0f92f1ac2bbdc64181aedf
<転載開始>

3)「酸化グラフェン製の体内チップ」 だった!

 

原典:Graphene Nanomaterials-Based Radio-Frequency/Microwave Biosensors for Biomaterials Detection

3.3.  無線周波数/マイクロ波検知パラメータ

RF /マイクロ波測定システムでは、測定データは主にSパラメータ(またはS行列)に関連しています。Sパラメータは、周波数領域での入力電力(電圧)に対する出力電力(電圧)の比率として定義されます。特に、2つの部分からなるネットワークのSパラメータは次のように表されます。] = [

ここで、S 11(またはS 22)は入力(または出力)ポートの反射係数であり、S 21(またはS 12)は出力ポートから入力ポート(または出力ポートから入力ポート)への透過係数です。 、 それぞれ。測定されたSパラメータは、アドミタンス(Y)、インピーダンス(Z)、ハイブリッド(H)、転送(T)、ABCD行列などの他の多くのパラメータに変換できます[ 84 ]。これらのパラメータ間の関係により、観測可能なデータにより、特定のバイオセンシングイベントについて、dB、dBm、マグニチュード、位相、実数および虚数、時間領域信号などの多様な分析と処理が可能になります。

 

 

4.  グラフェン材料に基づく高周波/マイクロ波バイオセンサー

4.1.  ケーススタディ:酸化グラフェンに基づく高周波/マイクロ波バイオセンサー

生体分子結合からの電子伝達は主にGO構造の欠陥またはエッジで発生するため、GOはバイオセンシング用の高感度材料としてかなりの関心を集めています。さらに、GOの疎水性と親水性の官能基の反対の特性により、この材料は優れた生体適合性、特定の生体分子に対する高い親和性を示します。したがって、GOのこれらの特性は、蛍光共鳴エネルギー移動に基づくバイオセンサー、レーザー脱着/イオン化質量分析、表面増強ラマン分光法、電気化学検出など、バイオセンシングプラットフォームのさまざまなアプローチに多くの機会を提供できます[ 85 ]。

図6GOシート上のDNAを検出するためのマイクロ波インピーダンスに基づくバイオセンシングスキームを提示します。センシング方式は、ウェーハ上に製造されたメアンダ共振器を備えたコプレーナ導波路(CPW)ラインの一種です。このバイオセンシング方式では、GOシート(厚さ約1.3 nm)が共振器部分にコーティングされました。GOフレークの表面トポロジーを原子間力顕微鏡(AFM)で調べた。特に生物学的機能化のために、中分子量のキトサンをGOコーティング領域に滴下し、次に子牛の胸腺DNA(1μg/ mL)もキトサン結合GOマトリックスに滴下しました[ 86]。キトサンは、GOのDNAに付着するために使用されました。この作業では、センシングプラットフォームに取り付けられたグラフェンナノプレートレットのインピーダンス特性評価が最大10GHzで実行されました。インピーダンスの顕著な変化が観察されました。その結果、この研究は、GO材料のRF /マイクロ波インピーダンスが、将来の生物学的検知および化学的検知のための検知手段として使用できることを実証しました[ 87 ]。

蛇行共振器を備えたコプレーナ導波路(CPW)ラインに基づくRF /マイクロ波バイオセンサー:1:100の比率で希釈されたGOフレーク( a )の原子間力顕微鏡(AFM)画像。b)濃縮サンプル; (c)蛇行共振器を備えたCPWライン。ここで、LWはそれぞれ信号ラインの幅と長さであり、Sは信号ラインとグラウンドの間の間隔です([ 87 ]の許可を得て転載)。

図7また、グルコースを検出するためのRF/マイクロ波相互接続回路に基づくセンシングスキームも示しています。ここでは、rGOをフェニル酪酸(PBA)リンカーで機能化して、グルコース分子を検出できるようにしました。ここで、ブドウ糖は細胞の正常な成長に必要な重要な分子であり、糖尿病の管理には血糖値の継続的な監視が必要です[ 88 ]。この研究では、グルコースセンサーは、グルコース溶液の濃度に伴うRF信号の変化に対する線形特性を示しました。実験結果から、rGOベースのバイオセンサーは、送電線パラメーター、すなわち抵抗(R)、インダクタンス(L)、コンダクタンス(G)、および静電容量(C)を利用することにより、低グルコース濃度(1〜4 mM)で検出可能でした。 、に要約されているように表3。特に、この研究は、R成分が安定した直線性と小さな変動でグルコースレベルを効果的に検出するための検知パラメータを明らかにしたことを示しました[ 89 ]。

グルコース分子を感知するためのrGOに基づくRF/マイクロ波バイオセンサー:( a)グルコースセンサーの概略図。(b)フェニル酪酸(PBA)リンカーへのグルコース結合([ 89 ]の許可を得て転載)。

 

 

表3

rGOまたはGOベースのRF/マイクロ波バイオセンサーの種類。

RF/マイクロ波デバイス/回路タイプ

センシングパラメータ

標的生体分子

検出限界

参照

蛇行共振器を備えたCPWライン

1、R、X 2εr 3

DNA

-

87 ]

相互接続

R、L、G、C

グルコース

1〜4 mM

89 ]

注:r :共振周波数、2 X:リアクタンス、3εr :誘電比率

 

 

4.2. ケーススタディ:グラフェンに基づくRF/マイクロ波バイオセンサー

グラフェンの優れた物理的特性の1つは、低コストで環境への影響が少ない透明で導電性の材料です。これは、電気化学的変換から光変換まで、さまざまな変換モードでのバイオセンシングデバイスのインテグラントにとって理想的な材料です[ 90 ]。

図8歯のエナメル質でいくつかの細菌を検出するためのグラフェンパターンを備えたRFIDセンサーシステムに基づくバイオセンシングスキームを紹介します。まず、細菌を特異的に検出するために、グラフェンの生物学的機能化を二機能性ペプチドで処理して、病原性細菌、例えば、Odorrana grahamiH。pyloriE。coli、およびS.aureusを効率的に認識しました[ 91 ]。これらの細菌は、グラフェン上で自己組織化された特定のペプチドを利用することによって認識されました。このバイオセンシングスキームでは、グラフェンが水溶液シルク上にパターン化され、インダクター( L)-コンデンサー(C )を利用することで遠隔病原菌を認識することができました。)回路、すなわち、特定の周波数を選択するための共振回路。また、この研究は、無線回路を介した唾液中の特定の細菌検出のための歯への統合を実証しました[ 27 ]。

バクテリアを検出するためのグラフェンベースのRF/マイクロ波バイオセンサー:(a)生体吸収性シルクにパターン化され、ワイヤレスコイルと接触したグラフェン。(b)ナノセンシングアーキテクチャの歯の表面へのバイオトランスファー。(c)検出素子の拡大概略図。(d)グラフェン上で自己組織化されたペプチドによる病原菌の結合([ 27 ]の許可を得て転載)。

 

5.  最近の研究動向:無線生物医学的応用のためのグラフェンナノ材料に基づくRF/マイクロ波バイオセンサー

RF / マイクロ波無線システムを介したリモートセンシングに関連する統合バイオセンシングプラットフォームの最近の進歩は、ポイントオブケア(POC)診断の設計とアーキテクチャに焦点を当てており、生物医学アプリケーションにかなりの関心を集めています。特に、POCには、ヒトの代謝物やがんのバイオマーカーの継続的かつリアルタイムのモニタリングに使用できる重要な診断の可能性があります[ 92]。さらに、柔軟で伸縮性のある統合型バイオセンサーは、人体の代謝変化を直接監視し、特定の体液によって生成される電気的に微細な信号を定量化することができます。

結果として、このバイオセンシングスキームから、皮膚または組織に密接に取り付けることができるウェアラブルバイオセンサーは、医療診断および治療のための新しい機会を提供します。近年、代謝変化をリアルタイムで監視するためのグラフェン統合ワイヤレスRF / マイクロ波システムが大幅に進歩しています93 ]。たとえば、再構成可能な容量性センサーインターフェース回路と、センサー制御およびデータ通信用のワイヤレス駆動のRFIDアドレス可能システムで構成されるワイヤレススマートソフトコンタクトレンズシステム94、95]が開発されました。特に、このシステムでセンサーがグラフェンでコーティングされている場合、グルコースやその他のバイオマーカーの監視がより高度になる可能性があります。

 

6.  結論と展望

合成技術、電気的、熱的および機械的分析、表面処理、デバイス設計などのグラフェンナノ材料の最近の進歩により、グラフェンナノ材料ベースのナノエレクトロニクスおよびバイオエレクトロニクスの開発と応用が加速しています。このレビューでは、グラフェンナノ材料の構造とメリット、およびRF / マイクロ波生物医学アプリケーションにおけるそれらの生物学的機能化を含むグラフェンナノ材料統合バイオセンサーの新たな進歩を検討しました。開発されたRF / マイクロ波バイオセンサーから、これらのバイオセンシングスキームは、パッシブRF / マイクロ波デバイス と グラフェンナノ材料を使用したRF / マイクロ波システムに分類できます。第一に、GOやrGOなどのグラフェンナノ材料を使用した、共振器やコンデンサなどの単純なRF / マイクロ波デバイスを利用したバイオセンシングスキームとして使用されました。後者の場合、グラフェンなどのグラフェンナノ材料を使用したRF / マイクロ波システムを利用したバイオセンシングスキームとして使用されました。これらのRF / マイクロ波バイオセンサーは、生体分子、例えば、グルコース、DNA、および細菌、例えば、黄色ブドウ球菌大腸菌など、二機能性ペプチドを介して。

ただし、これらの材料ベースのバイオセンシングシステムの研究開発は、RF / マイクロ波生物医学アプリケーションではまだ始まったばかりです。これは、バイオセンシングに最適な周波数を見つけることが難しいだけでなく、デバイスや回路も周波数に依存しているためです。しかし、グラフェンナノマテリアルベースのRF / マイクロ波バイオセンサーとして、リアルタイム、非侵襲的ザウルス注:グラフェンナノマテリアルが人体に対して毒性を有することは多方面から証明されている)、非接触機能などの大きなメリットがあるため、バイオセンシングスキームは、ワイヤレスおよびフレキシブルデバイスと統合された堅牢なバイオセンシングプラットフォームを開発する必要があります。この場合、効果的な統合方法を見つける方法と、グラフェンナノ材料を使用したRF / マイクロ波デバイスおよびシステムの良好な性能のための安定性を確保する方法にも課題が残っています。

この挑戦の前に、高感度で再現性のあるRF / マイクロ波バイオセンサーには、大面積、高品質、均一なアレイを得るための材料製造および修正技術の最適化が不可欠です。さらに、グラフェンナノマテリアルベースのRF / マイクロ波デバイスの統合を最適化して、将来のポータブル、使い捨て、POCの診断とヘルスケアのためにデバイス全体のボリュームを最小限に抑える必要があります。

ザウルス注:この論文の筆者の関心事は、グラフェンナノマテリアルベースのRF / マイクロ波デバイスの医療分野での応用であるが、それが、病気の治療や健康維持以外の目的にも十分応用できることは明白である。

 

当ブログでは、昨年来「体内発信源追跡プロジェクト」として、主にワクチン接種によってインプラントされた体内チップの科学的、客観的な検出をテーマとして研究してきている。今年からは主に、体内チップ検出アプリ、「チップチェッカー」の開発、普及に努めている。しかし、資金不足で困窮しているため、有志の方々からのカンパを受けつけている。カンパの方法については、ぜひ、以下をクリックしてご覧いただきたい。なお、カンパ有志の方々限定で、「チップチェッカー」の次回の新バージョン1.3 を「先行リリース」させて頂くことにした。

カンパの方法

 

カンパ有志からのメッセージの一部

 

220405


・件名
義援金の件


・本文
ブログを拝見し、いつも目から鱗が落ちる思いをしています。「副島隆彦の学問道場」の記事から貴ブログの事を知りました。微力ながらアプリ開発の応援をしたいと思います。

 

 

220430

・件名
カンパしようと思います。


・本文
チップチェッカーを愛用してます。
距離が出るのが凄いですね。
体内マイクロチップからの電波は色が赤とかで表示されるのも判りやすいです。
応援いたします。
メールアドレスを教えて下さい。


<転載終了>