KOMPUTER MASA DEPAN

KOMPONEN GENERASI KOMPUTER MASA DEPAN

       Biochip adalah sebuah komponen yang berasal dari genomik,proteomik,dan juga farmasi.(kayak obat-obatan gitu x yah Frend).Semakin meningkatnya teknologi di bidang sains,kini ilmuwan-ilmuwan ingin mencoba proses biokimia yang terjadi di dalam sel dengan tujuan mengetahui dan memahami penyakit-penyakit pada manusia.Di waktu yang sama pula industri-industri semikonduktor telah menciptakan micro miniaturization secara sempurna. Penggabungan kedua bidang dalam beberapa tahun terakhir telah memungkinkan bioteknologi untuk mulai berkembang menjadi alat  masa depan yang lebih kecil dan lebih kecil,yang disebut  Biochip. Chip-chip ini secara khusus telah di miniaturasikan oleh laboratorium dan dapat melakukan ratusan,ribuan simulasi reaksi biokimia. Biochip dapat meneliti secara cepat sjumlah layar besar pada analisa biologi untuk tujuan –tujuan variasinya,dari diagnosis penyakit untuk mendeteksi agen-agen bioterorisme. (dari sini ternyata ilmuwan bisa di andalkan juga yah Frend)

      Perkembangan Biochip berawal dari sensor teknologi.Satu dari portabel yang pertama adalah kimia dasar sensor yaitu  PH elektroda kaca yang dibuat pada tahun 1922 oleh Hughes. Pengukuran PH pada dasar nya dilakukan dengan mendeteksi perbedaan potensial dikembangkan melintasi membran selektif kaca tipis dengan perembesan ion hidrogen selektivitas ini dicapai dengan pertukaran antara H ⁺ dan situs SiO di kaca. Konsep dasar ini menggunakan situs pertukaran untuk menciptakan membran permselective digunakan untuk mengembangkan sensor ion lain di tahun-tahun berikutnya. Sebagai contoh, K ⁺ sensor diproduksi dengan memasukkan valinomisin menjadi selaput tipis (Schultz, 1996).

      

      Selama tiga puluh tahun berlalu sebelum biosensor (yaitu sensor menggunakan molekul biologis) muncul. Pada tahun 1956, Leland Clark menerbitkan sebuah makalah pada elektroda oksigen penginderaan (Clark, 1956_41). Perangkat ini menjadi dasar untuk glukosaglukosa oksidase tertanam dalam dialisis membran (Clark, 1962). Para enzim ada di glukosa berfungsi  untuk mengurangi jumlah oksigen yang tersedia ke elektroda oksigen, sehingga berkaitan tingkat oksigen ke konsentrasi glukosa. Biosensor ini dan yang sejenis dikenal sebagai elektroda enzim, dan masih digunakan sampai sekarang.(yang saya gak habis pikir kenapa enzim dapat digunakan dalam elektroda???) sensor yang dikembangkan pada tahun 1962 oleh Clark dan rekan nya Lyons yang digunakan molekul

   

      Pada tahun 1953, Watson dan Crick mengumumkan penemuan mereka yang dinamakan molekul double helix struktur DNA(klo di buku biologi saya yang gambarnya tali simpul yang melilit lilit itu loh Frend) dan menetapkan promosi untuk penelitian genetika. Perkembangan sekuensing teknik pada tahun 1977 oleh Gilbert dan Sanger (bekerja terpisah) peneliti diaktifkan untuk langsung membaca kode genetik yang menyediakan instruksi untuk sintesis protein . Penelitian ini menunjukkan bagaimana hibridisasi komplementer tunggal untaian oligonukleotida dapat digunakan sebagai dasar untuk penginderaan DNA. Dua perkembangan tambahan ini memungkinkan teknologi yang digunakan dalam modern berbasis DNA biosensor. Pertama, pada tahun 1983 Kary Mullis teknik Reaksi rantai polimerase (PCR), sebuah metode untuk konsentrasi DNA memperkuat. Penemuan ini dimungkinkan mendeteksi jumlah yang sangat kecil DNA dalam sampel. Kedua, pada tahun 1986 Hood dan rekan kerja nya menemukan metode untuk label molekul DNA dengan tag neon bukan radiolabels, sehingga memungkinkan percobaan hibridisasi mudah untuk diamati optik. (dari sini kita bisa lihat bahwa oligonukleotida dalam DNA kita bisa melakukan search engine atau penerjemah gitu Frend). menemukan

    Kemajuan teknologi yang cepat dari biokimia dan semikonduktor bidang pada 1980-an mengarah ke pengembangan skala besar Biochip pada 1990-an. Pada saat ini, menjadi jelas bahwa setiap Biochip sebagian besar merupakan "platform" teknologi yang terdiri dari beberapa yang terpisah, komponen belum terintegrasi. Gambar 1 menunjukkan make up dari platform biochip yang khas. Komponen penginderaan aktual (atau "chip") adalah salah satu bagian dari sistem analisis lengkap. Transduksi harus dilakukan untuk menerjemahkan acara penginderaan aktual (DNA mengikat, oksidasi / reduksi , dll) ke format dimengerti oleh komputer ( tegangan , intensitas cahaya, massa, dll), yang kemudian memungkinkan analisis tambahan dan pengolahan untuk menghasilkan, akhir terbaca-manusia output.Beberapa teknologi yang diperlukan untuk membuat sebuah biochip yang berhasil - dari penginderaan kimia, untuk microarraying , untuk pemrosesan sinyal - memerlukan pendekatan multidisiplin benar, membuat penghalang untuk masuk ke curam. Salah satu Biochip komersial pertama diperkenalkan oleh Affymetrix .Mereka "GeneChip" produk berisi ribuan sensor DNA individu untuk digunakan dalam penginderaan cacat, atau polimorfisme nukleotida tunggal (SNP), dalam gen seperti p53 (penekan tumor) dan BRCA1 dan BRCA2 (berhubungan dengan kanker payudara) (Cheng, 2001) . Chip yang diproduksi menggunakan microlithography teknik tradisional digunakan untuk membuat sirkuit terpadu (lihat di bawah). (bagaimana bisa DNA kita dihubungkan dengan komputer???pucing-pucing Frend)

Hari ini, berbagai macam teknologi biochip yang baik dalam pengembangan atau sedang diperdagangkan. Banyak kemajuan terus dilakukan dalam penginderaan penelitian yang memungkinkan platform baru yang akan dikembangkan untuk aplikasi baru. Diagnosis kanker melalui mengetik DNA adalah salah satu peluang pasar. Berbagai industri saat ini keinginan kemampuan untuk secara bersamaan layar untuk berbagai bahan kimia dan biologis, dengan tujuan mulai dari pengujian sistem air publik bagi agen penyakit untuk kargo skrining penerbangan untuk bahan peledak. Perusahaan farmasi ingin combinatorially layar kandidat obat terhadap enzim target. Untuk mencapai tujuan ini, DNA , RNA , protein , dan bahkan sel-sel hidup yang sedang dipekerjakan sebagai mediator penginderaan pada setiap Biochip (Potera, 2008). Banyak metode transduksi dapat digunakan termasuk resonansi permukaan plasmon , fluoresensi , dan chemiluminescence . Penginderaan tertentu dan teknik transduksi dipilih tergantung pada faktor seperti harga, sensitivitas usabilitas.(Mungkin di masa depan mikrobakter bisa jadi bahan peledak yang lebih dasyat lagi x yah Frend)

Microarray fabrikasi

    3D Sarfus image of a DNA biochip. 3D Sarfus gambar sebuah biochip DNA.

Microarray - yang, padat dua dimensi dengan grid biosensor - adalah komponen penting dari platform biochip. Biasanya, sensor disimpan pada substrat datar, yang baik dapat pasif (misalnya silikon atau kaca) atau aktif, yang terakhir terdiri dari elektronik terpadu atau mikromekanik perangkat yang melakukan atau membantu transduksi sinyal. Permukaan kimia digunakan untuk kovalen mengikat sensor molekul untuk media substrat. Pembuatan mikroarray adalah non-sepele dan merupakan rintangan ekonomi dan teknologi utama yang pada akhirnya dapat menentukan keberhasilan platform biochip masa depan. Tantangan manufaktur utama adalah proses menempatkan setiap sensor pada posisi tertentu (biasanya pada Cartesian grid) pada substrat.. Berbagai cara yang ada untuk mencapai penempatan, tetapi biasanya robot mikro-pipetting (Schena, 1995) atau mikro-cetak (MacBeath, 1999) sistem digunakan untuk tempat titik kecil bahan sensor pada permukaan chip. Karena setiap sensor adalah unik, hanya beberapa tempat dapat ditempatkan pada suatu waktu. Sifat rendah throughput proses ini mengakibatkan biaya produksi yang tinggi.

     Fodor dan rekan mengembangkan proses fabrikasi unik (kemudian digunakan oleh Affymetrix ) di mana serangkaian langkah microlithography digunakan untuk combinatorially mensintesis ratusan ribu unik, sensor beruntai tunggal DNA pada satu substrat nukleotida pada suatu waktu (Fodor, 1991; Pease, 1994). Salah satu langkah litografi yang dibutuhkan per tipe dasar, dengan demikian, total empat langkah yang diperlukan per tingkat nukleotida. Meskipun teknik ini sangat kuat dalam banyak sensor dapat dibuat secara bersamaan, saat ini hanya layak untuk membuat untai DNA pendek (15-25 nukleotida). Kehandalan dan biaya faktor membatasi jumlah langkah fotolitografi yang dapat dilakukan. Selanjutnya, cahaya diarahkan teknik sintesis kombinatorial saat ini tidak mungkin untuk protein atau molekul penginderaan lainnya.

     Seperti disebutkan di atas, mikroarray terdiri dari suatu jaringan Cartesian sensor. Pendekatan ini digunakan terutama untuk memetakan atau "menyandikan" koordinat dari sensor masing-masing fungsinya. Sensor dalam array biasanya menggunakan teknik sinyal universal (misalnya fluoresensi), sehingga membuat koordinat fitur mereka hanya mengidentifikasi. Array ini harus dilakukan dengan menggunakan proses serial (yaitu membutuhkan beberapa langkah-langkah berurutan) untuk memastikan bahwa setiap sensor ditempatkan pada posisi yang benar.

     "Acak" fabrikasi, di mana sensor ditempatkan pada posisi yang sewenang-wenang pada chip, adalah sebuah alternatif untuk metode serial. Proses posisi membosankan dan mahal tidak diperlukan, memungkinkan penggunaan diparalelkan-teknik perakitan diri. Dalam pendekatan ini, batch besar sensor yang identik dapat diproduksi; sensor dari setiap batch kemudian digabungkan dan dirakit menjadi sebuah array. Skema pengkodean berbasis non-koordinat harus digunakan untuk mengidentifikasi setiap sensor. Seperti ditunjukkan oleh gambar, seperti desain pertama kali ditunjukkan (dan kemudian dikomersialisasikan oleh Illumina) menggunakan manik-manik difungsikan secara acak ditempatkan dalam sebuah sumur tergores serat optik kabel (Steemers, 2000, Michael, 1998) Setiap manik-manik yang unik dikodekan dengan tanda tangan neon . Namun, skema encoding adalah terbatas pada jumlah kombinasi pewarna yang unik yang dapat digunakan dan berhasil dibedakan.

Protein biochip array

     Mikroarray tidak terbatas pada DNA analisis, protein microarray , microarray antibodi , senyawa kimia microarray juga dapat diproduksi menggunakan Biochip. Randox Laboratories Ltd meluncurkan Buktinya, para biochip protein analyzer Array Teknologi pertama di 2003. Teknologi protein biochip Array, biochip menggantikan ELISA piring atau kuvet sebagai platform reaksi. Biochip ini digunakan untuk secara bersamaan menganalisis sebuah panel tes terkait dalam sampel tunggal, menghasilkan pasien profil.. Profil pasien dapat digunakan dalam penyakit, skrining diagnosis , pemantauan perkembangan penyakit atau pengobatan pemantauan. Melakukan analisis secara simultan, digambarkan sebagai multiplexing, memungkinkan pengurangan yang signifikan dalam waktu pemrosesan dan jumlah sampel pasien diperlukan.Teknologi Array biochip adalah aplikasi baru dari metodologi akrab, menggunakan roti, kompetitif dan antibodi-capture immunoassay . Perbedaan dari immunoassay konvensional adalah bahwa ligan menangkap adalah kovalen melekat pada permukaan biochip dalam array memerintahkan daripada dalam larutan.
Dalam tes roti antibodi berlabel enzim-digunakan, dalam tes kompetitif suatu antigen berlabel enzim digunakan. Pada antigen-antibodi mengikat chemiluminescence reaksi menghasilkan cahaya. Deteksi oleh perangkat charge-coupled (CCD) kamera.. Kamera CCD adalah sensor sensitif dan resolusi tinggi mampu secara akurat mendeteksi dan mengukur tingkat yang sangat rendah cahaya. Daerah uji terletak menggunakan pola grid maka sinyal chemiluminescence dianalisis oleh perangkat lunak pencitraan untuk secara cepat dan sekaligus mengukur analit individu. .(Nah,yang ini Frend baru Protein Masa Depan)

Sekian dari saya Frend..

Tweet

Jangan sampai ketinggalan postingan-postingan terbaik dari Mas-Toeng Berbagi. Berlangganan melalui email sekarang juga:

Atau sobat juga bisa follow Mas-Toeng Berbagi dengan mengklik tombol di bawah ini:

Artikel keren lainnya:

Ditulis oleh Hacktools pada tanggal Saturday, 8 October 2011