De miniaturisering van elektronica blijft ongekende mogelijkheden creëren in computer- en communicatietoepassingen, waardoor draagbare draadloze apparaten met enorme computerprestaties werken op batterijstroom. Deze zelfde miniaturisering van elektronische systemen creëert ook nieuwe kansen in de biotechnologie en biofysica.

Een team van onderzoekers van Columbia Engineering heeft geminiaturiseerde elektronica gebruikt om de activiteit van individuele ionkanaaleiwitten te meten met een temporele resolutie van slechts één microseconde, het produceren van de snelste opnames van enkele ionenkanalen ooit uitgevoerd. Ionenkanalen zijn biomoleculen die geladen atomen in en uit cellen laten stromen, en ze zijn een belangrijk werkpaard in celsignalering, voelen, en energieën. Ze worden ook onderzocht voor nanopore sequencing-toepassingen. Als de 'transistoren' van levende systemen, ze zijn het doelwit van veel drugs, en het vermogen om zulke snelle metingen van deze eiwitten uit te voeren, zal leiden tot een nieuw begrip van hun functies. De onderzoekers hebben een op maat gemaakte geïntegreerde schakeling ontworpen om deze metingen uit te voeren, waarin een kunstmatig celmembraan en ionenkanaal direct aan het oppervlak van de versterkerchip zijn bevestigd.

De resultaten worden beschreven in een paper die op 1 mei online is gepubliceerd. 2013, in Nano-letters .

"Wetenschappers meten al 30 jaar enkelvoudige ionenkanalen met behulp van grote, in een rek gemonteerde elektronische systemen. " zegt Jacob Rosenstein, de hoofdauteur van het papier. Rosenstein was een PhD-student in elektrotechniek aan de School op het moment dat dit werk werd gedaan, en is nu een assistent-professor aan de Brown University. "Door een aangepaste micro-elektronische versterker te ontwerpen en het ionenkanaal rechtstreeks op het oppervlak van de versterkerchip te integreren, we zijn in staat om strooicapaciteiten te verminderen die snelle metingen in de weg staan."

"Dit werk bouwt voort op andere inspanningen in mijn laboratorium om de eigenschappen van individuele moleculen te bestuderen met behulp van aangepaste elektronica die voor dit doel is ontworpen, " zegt Ken Shepard, hoogleraar elektrotechniek aan de school en adviseur van Rosenstein. De Shepard-groep blijft manieren vinden om deze metingen met één molecuul te versnellen. "In sommige gevallen, " hij voegt toe, "Misschien kunnen we dingen versnellen tot een miljoen keer sneller dan de huidige technieken."