Technologie drijft snelle, goedkope DNA-sequencing op draagbare apparaten vooruit

Roswell Biotechnologies, toonaangevende leverancier van sensorchips voor moleculaire elektronica, en imec, een wereldwijd toonaangevend onderzoeks- en innovatiecentrum voor nano-elektronica en digitale technologieën, kondigden vandaag een partnerschap aan voor de ontwikkeling van de eerste commercieel beschikbare biosensorchips voor moleculaire elektronica. Deze chips vormen het hart van het krachtige nieuwe platform van Roswell Technologies voor DNA-sequencing ter ondersteuning van precisiegeneeskunde, moleculaire diagnostiek, snelle tests op infectieziekten en de opslag van DNA-gegevens.

"De dringende behoefte aan een nieuwe generatie snelle, kosteneffectieve monitorings- en diagnostische instrumenten voor consumenten is in de huidige COVID-19-pandemie extreem duidelijk geworden", zei Paul Mola, president en CEO van Roswell. "In deze sector zal het moleculaire elektronische platform van Roswell de manier veranderen waarop infectieziekten worden opgespoord, met krachtige nieuwe mogelijkheden die snelle screening van vele infectieziekten tegelijk of van verschillende virustypen mogelijk maken, met draagbare of handheld-apparaten."

Het Roswell-platform is het eerste dat de prestatiecapaciteit van moleculaire elektronische scanning biedt om een breed scala aan DNA-sequencing- en biosensor-toepassingen te ondersteunen. Dit omvat het volledige spectrum van tests die nodig zijn voor de detectie en bestrijding van infectieziekten zoals COVID-19, inclusief sequencing, nucleïnezuur-, antigeen- en antistoffendetectie. Het platform is bovendien zo schaalbaar ontworpen dat het de mogelijkheid biedt tot snelle en kosteneffectieve sequencing van het volledige genoom in de precisiegeneeskunde, voor de behandeling van kanker en andere ziekten, evenals voor het lezen van enorme hoeveelheden digitale gegevens die in DNA zijn opgeslagen, wat wordt beschouwd als de toekomst van data-archivering op wereldschaal.

Moleculaire elektronische sensorchips integreren individuele moleculen als elektrische sensorcomponenten op standaard halfgeleiderchips, waardoor elektronische biosensorapparaten enorm schaalbaar worden. Hoewel elektronische biosensoren geleidelijk hun weg hebben gevonden in DNA-sequencing en andere testgebieden, waren er geen grote innovaties in de fundamentele sensortechnologie. De moleculaire elektronische sensoren van Roswell vormen een geheel nieuwe klasse sensoren, die speciaal zijn ontwikkeld voor maximale compatibiliteit met de moderne CMOS-chiptechnologie en een technologische doorbraak vertegenwoordigen die de prestaties aanzienlijk verbetert en de kosten verlaagt. Deze vooruitgang maakt kosteneffectieve biomedische high-speed tests mogelijk, inclusief DNA-sequencing en andere vormen van biomarkers die essentieel zijn voor moderne medische diagnostiek, op eenvoudige draagbare of handheld-apparaten.

"Hoewel moleculaire elektronica al lange tijd wordt gevierd als een wetenschappelijke doorbraak, vereiste de commerciële toepasbaarheid dat de technologie op een standaard halfgeleiderchip wordt aangebracht", zei Dr. Barry Merriman, Chief Science Officer van Roswell. "Een van de belangrijkste obstakels voor de commercialisering van moleculaire elektronica is de behoefte aan dure, op maat gemaakte oplossingen voor grootschalige productie. Imec heeft deze uitdagingen overwonnen door geavanceerde halfgeleiderfabricagetechnologie te combineren met zijn uitgebreide ervaring in biosensortechnologie, om moleculaire elektronica te commercialiseren met standaardgereedschappen. We kijken erg uit naar de samenwerking met imec bij deze inspanningen."

Imec en Roswell hebben belangrijke proof-of-concept-werkzaamheden succesvol afgerond en richten zich nu op de definitieve procesontwikkeling. De eerste commercieel beschikbare producten worden naar verwachting in 2021 op de markt gebracht.

"Gebaseerd op zijn leidende rol in de geavanceerde procesontwikkelingstechnologie voor de halfgeleiderindustrie, heeft imec de grenzen van het mogelijke verlegd. Deze sensortechnologie van de volgende generatie, die de biosensoriek kan revolutioneren, profiteert van onze brede expertise om de productiebarrières te overwinnen", zei Dr. Ashesh Ray Chaudhuri, teamleider voor biowetenschapstechnologie bij imec.

Dr. Simone Severi, programmadirecteur voor life science-technologieën bij imec, voegde toe: "Onze samenwerking met Roswell is een uitstekend voorbeeld van hoe imec zijn leidende positie in de geavanceerde halfgeleiderfabricagetechnologie gebruikt om de volgende generatie life-science-instrumenten mogelijk te maken. We kijken er erg naar uit om samen met Roswell hun moleculaire elektronische sensors te integreren en de snelste weg te ontwikkelen naar grootschalige, commerciële productie van hun sensorchips. Het is bijzonder motiverend om onze vaardigheden te benutten om een directe impact te maken op belangrijke medische gebieden zoals genomesequencing en infectieziektenmonitoring, en nieuwe gebieden te ontsluiten zoals DNA-opslag op exabyte-schaal."