IMEC با موفقیت ساخت نانوحفره‌ها را در مقیاس کامل ویفر با استفاده از دستگاه‌های پیشرفته فرابنفش فرین (EUV) ASML به نمایش گذاشته است. این پیشرفت که توسط رئیس ارتباطات ASML به عنوان “یک کاربرد زیست‌پزشکی شگفت‌انگیز و غیرمنتظره” از ماشین‌آلات شرکتش توصیف شده، می‌تواند به دلیل امکانات حسگر مولکولی که نانوحفره‌ها فراهم می‌کنند، یک گام مهم باشد.

ویژگی‌های نانوحفره‌ها در زیست‌پزشکی بسیار مورد توجه هستند. همانطور که ممکن است از ریشه‌شناسی کلمه متوجه شده باشید، نانوحفره‌ها اساساً سوراخ‌های بسیار کوچکی هستند، تنها چند نانومتر عرض دارند. به زبان ساده‌تر، قطر این حفره‌ها تقریباً 10,000 برابر ظریف‌تر از موی انسان است.

کاربرد چنین سوراخ‌های ریزی چیست؟

نانوحفره‌ها می‌توانند توسط حسگرهای زیست‌پزشکی به دلیل نحوه تعامل مولکول‌ها با آن‌ها استفاده شوند. علم پشت استفاده از آن‌ها در تشخیص به شرح زیر است:

• جریان یونی که از نانوحفره‌ها عبور می‌کند اندازه‌گیری می‌شود،
• هنگامی که مولکول‌ها عبور می‌کنند، تغییراتی ایجاد می‌کنند که اندازه، ساختار، بار و تعاملات آن‌ها را نشان می‌دهد،
• بنابراین مولکول‌های مختلف را می‌توان از امضاهای الکتریکی متمایز آن‌ها، با حساسیت بالا تشخیص داد.

به این ترتیب، این نانوحفره‌های ساخته شده با EUV می‌توانند به عنوان نقاط بازرسی مولکولی برای حسگرهای زیست‌پزشکی عمل کنند. آن‌ها می‌توانند مولکول‌های منفرد مانند ویروس، پروتئین یا DNA و غیره را تشخیص داده و تعیین کنند. این یک ویژگی عالی برای شناسایی و تحلیل دقیق مولکول‌ها است. علاوه بر این، تنظیم اندازه نانوحفره حالت جامد می‌تواند برای کاربردهای فیلتراسیون و ذخیره‌سازی داده‌های مولکولی نیز مفید باشد، همانطور که IMEC اشاره می‌کند.

چرا از ماشین‌آلات EUV استفاده کنیم؟

روش‌های فعلی تولید نانوحفره‌ها کند، محدود به آزمایشگاه و گران‌قیمت هستند. مقاله IMEC توضیح می‌دهد که چگونه با موفقیت “نانوحفره‌های بسیار یکنواخت با قطرهای تا حدود 10 نانومتر در سراسر ویفرهای 300 میلی‌متری” را تولید کرده است. این پیشرفت – شامل تولید انبوه، دقت و قابلیت تکرار – باید به تأخیرها در پذیرش حسگرهای مبتنی بر نانوحفره پایان دهد.

در حالی که ما این تحقیق و ایده دسترسی‌پذیرتر کردن نانوحفره‌های دقیق برای سازندگان تجهیزات پزشکی را تحسین می‌کنیم، همچنین می‌دانیم که تجهیزات EUV ASML به راحتی قابل دستیابی نیستند. تقاضا برای این ماشین‌آلات پیشرفته توسط صنعت نیمه‌هادی رو به رشد به حدی است که امیدواریم فرصتی برای تولیدات زیست‌پزشکی مانند تولید نانوحفره‌ها باقی بماند.

با این حال، ما کمی با تأکید محققان بر اینکه این گامی به سوی “تولید (انبوه) مقرون‌به‌صرفه” است، اطمینان خاطر پیدا می‌کنیم، زیرا مطمئناً آن‌ها هزینه‌های تولید یک ویفر 300 میلی‌متری پر از نانوحفره را در حال حاضر ارزیابی کرده‌اند.