(Phys.org) - Forskare har skapat en ultrakänslig biosensor som kan öppna upp nya möjligheter för tidig upptäckt av cancer och "personlig medicin" skräddarsydd för den specifika biokemin hos enskilda patienter.

Enheten, som kan vara flera hundra gånger känsligare än andra biosensorer, kombinerar egenskaperna hos två distinkt olika typer av sensorer, sade Muhammad A. Alam, en Purdue University professor i el- och datorteknik.

"Individuellt, båda dessa typer av biosensorer har begränsad känslighet, men när du kombinerar de två får du något som är bättre än båda, " han sa.

Resultaten är detaljerade i en tidning som visas måndag (14 maj) i Proceedings of the National Academy of Sciences . Uppsatsen skrevs av Purdue doktorand Ankit Jain, Alam och Pradeep R. Nair, en före detta doktorand i Purdue som nu är fakultetsmedlem vid Indian Institute of Technology, Bombay.

Enheten ╨ kallas en Flexure-FET biosensor - kombinerar en mekanisk sensor, som identifierar en biomolekyl baserat på dess massa eller storlek, med en elektrisk sensor som identifierar molekyler baserat på deras elektriska laddning. Den nya sensorn detekterar både laddade och oladdade biomolekyler, som tillåter ett bredare spektrum av applikationer än båda typerna av sensorer ensamma.

Sensorn har två potentiella tillämpningar:personlig medicin, där en inventering av proteiner och DNA registreras för att enskilda patienter ska kunna fatta mer exakta diagnostik- och behandlingsbeslut; och tidig upptäckt av cancer och andra sjukdomar.

I tidig cancerdiagnostik, sensorn gör det möjligt att upptäcka små mängder DNA-fragment och proteiner som deformerats av cancer långt innan sjukdomen är synlig genom bildbehandling eller andra metoder, sa Alam.

Sensorns mekaniska del är en vibrerande konsol, en kiselskiva som liknar en liten hoppbräda. Under konsolen finns en transistor, som är sensorns elektriska del.

I andra mekaniska biosensorer, en laser mäter vibrationsfrekvensen eller avböjningen av konsolen, som ändras beroende på vilken typ av biomolekyl som landar på konsolen. Istället för att använda laser, den nya sensorn använder transistorn för att mäta vibration eller avböjning.

Sensorn maximerar känsligheten genom att sätta både konsolen och transistorn i en "bias". Fribäraren är förspänd med hjälp av ett elektriskt fält för att dra den nedåt som med en osynlig sträng.

"Denna förböjning ökar känsligheten avsevärt, " sa Jain.

Transistorn är förspänd genom att applicera en spänning, maximera dess prestanda också.

"Du kan göra enheten känslig för nästan vilken molekyl som helst så länge du konfigurerar sensorn ordentligt, " sa Alam.

En nyckelinnovation är elimineringen av en komponent som kallas en "referenselektrod, " som krävs för konventionella elektriska biosensorer men inte kan miniatyriseras, begränsa praktiska tillämpningar.

"Att eliminera behovet av en referenselektrod möjliggör miniatyrisering och gör det möjligt för låg kostnad, punkt-of-care-ansökningar på läkarmottagningar, " sa Alam.

En amerikansk patentansökan har lämnats in för konceptet.