IBM 5 in 5:"on a chip" 의료 연구소는 나노 스케일에서 질병을 추적하기 위한 건강 탐정 역할을 할 것입니다.

실리콘 질병의 조기 발견을 목적으로 체액에서 발견되는 입자를 선별하도록 설계된 웨이퍼입니다.

질병은 조기에 진단될수록 완치되거나 성공적으로 관리될 가능성이 높아집니다. 예를 들어, 유방암과 전립선암은 1기에서 발견되어 치료되면 5년 생존율이 거의 100%입니다. 4단계에서 이 비율은 유방암의 경우 약 26%, 전립선암의 경우 28%로 떨어집니다.

질병을 조기에 발견하는 데 어려움은 우리 중 많은 사람들이 증상이 나타날 때까지 치료를 찾지 않는다는 것입니다. 이는 질병이 이미 진행되었음을 의미합니다. 유방 조영술과 같은 오늘날의 감지 기술은 종종 불편하고 불편하며 항상 정확하지는 않습니다.

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AI와 함께 하는 말은 정신 건강의 창입니다

하이퍼이미징과 AI가 슈퍼히어로 비전을 줄 것입니다.

거시경은 지구의 복잡성을 무한히 자세히 이해하는 데 도움이 됩니다.

"온칩" 의료 실험실은 나노 스케일에서 질병을 추적하기 위한 건강 탐정 역할을 할 것입니다.

스마트 센서는 빛의 속도로 환경 오염을 감지합니다.

저는 10년 반 이상 암 유전체학에 대해 연구해 왔으며 그 동안 대부분 유전체학 기술의 발전으로 인해 놀라운 발전을 보았습니다. 초기에 제 작업은 유전자 발현 어레이, 나중에는 RNA 시퀀싱과 같은 당시 새로운 기술에서 나온 방대한 유전체학 데이터 세트를 처리하는 데 주로 중점을 두었습니다.

약 10년 전에 저는 IBM Research에서 보유한 마이크로 및 나노 기술의 놀라운 전문 지식과 자원이 DNA 시퀀싱을 발전시키는 데 사용될 수 있음을 인식했습니다. 약 3년 전, 우리 팀과 나는 나노기술을 사용하여 단서를 찾는 형사처럼 매우 초기 단계에서 나노 크기의 질병 관련 바이오마커에 대한 체액을 검사할 수 있는 진단 장치를 만드는 방법을 생각하기 시작했습니다. 이러한 장치는 암, 전염병 및 신경퇴행성 장애와 같은 분야의 건강 관리에 큰 기여를 하여 환자의 전망을 크게 향상시킬 수 있습니다.

3년 후, 우리는 IBM Nanobiotechnology 그룹 내에서 작업 중인 nanoscale deterministic lateral displacement 또는 nanoDLD 장치로 이 비전을 거의 실현하고 있습니다. 우리의 목표는 향후 5년 동안 이 기술과 다른 나노기술을 인공 지능과 결합하여 현재의 문제를 극복하고 암과 같은 질병을 가능한 한 조기에 발견할 수 있게 하는 것입니다.

우리의 예측은 무엇입니까?

5년 안에 나노생명공학 기술의 발전으로 우리는 증상이 나타나기 전에 암과 같은 질병의 징후를 나타내는 작은 생체 입자에 대해 체액을 검사하고 여과할 수 있게 되어 의사와 상의해야 하는지 즉시 알릴 수 있습니다.

이것이 세상을 바꾸는 이유는 무엇입니까?

암과 같은 질병을 치료하는 것은 비용이 많이 듭니다. 미국임상종양학회(American Society of Clinical Oncology)에 따르면 가장 최근에 승인된 암 치료제는 한 달에 평균 $10,000입니다. 일부 요법은 한 달에 $30,000 또는 그 이상 비용이 들 수 있습니다. 의사가 초기 단계에서 암을 진단할 수 있으면 파산 가능성과 사망 가능성이 크게 줄어듭니다. 가정에서 임신 테스트를 하는 것만큼 초기 단계의 암을 쉽게 발견할 수 있도록 함으로써 우리는 암의 경제를 변화시키고 미래 세대를 위한 육체적, 정신적 피해를 크게 줄일 것입니다.

동시에 예방 및 개인 맞춤 의학의 비전은 기술을 통해 개인이 자신의 건강에 대한 생리적, 심리적, 분자적 및 세포적 지표에 대한 주기적 스냅샷을 가질 수 있을 때만 실현될 수 있습니다. 우리의 기술을 통해 개인의 분자 및 세포 건강을 원활하게 추적할 수 있습니다.

기본 기술은 무엇입니까?

여러 회사에서 엑소좀과 같은 생체 입자를 사용하여 질병을 조기에 진단하는 방안을 검토하고 있지만, 필요한 규모로 축소하고 칩에서 엑소좀 분리 및 검출을 수행하는 것은 IBM이 처음이다. 우리의 접근 방식은 nanoDLD를 사용하여 IBM이 설계한 특수한 비대칭 기둥 어레이가 있는 실리콘 칩을 통해 액체 샘플을 처리합니다. 어레이가 핵심입니다. 이를 통해 시스템이 샘플의 입자를 분류하고 분리할 수 있습니다. 더 작은 입자는 유체 방향으로 지그재그 운동으로 이동하는 반면, 더 큰 입자는 기둥 비대칭 방향을 따라 어레이를 통해 충돌합니다. 큰 입자는 트럭 운전자가 고속도로에서 트럭 차선으로 강제 이탈하는 것처럼 행동하는 반면, 작은 입자는 편차 없이 직선으로 흐르는 작은 자동차처럼 행동합니다. 유사한 방식으로 당사의 필라 어레이를 사용하면 감지 또는 분석을 위해 다양한 크기의 재료를 분리 및 격리할 수 있습니다. Price is Right나 일본판 Pachinko의 Plinko 게임에 대해 잘 알고 계시다면 그렇게 보일 것입니다.

이 칩에서 추출한 정보는 질병이 있는지 여부를 나타낼 수 있는 신호입니다. 이는 수면 모니터 및 스마트 시계와 같은 IoT 지원 장치의 데이터와 결합될 수 있으며 인지 시스템에서 처리되어 우리의 건강에 대한 완전한 보기를 제공할 수 있습니다.

관련 논문 및 특허

논문
Benjamin H. Wunsch, Joshua T. Smith, Stacey M. Gifford, Chao Wang, Markus Brink, Robert L. Bruce, Robert H. Austin, Gustavo Stolovitzky 및 Yann Astier, “분리를 위한 나노스케일 측면 변위 어레이 엑소좀과 콜로이드는 20 nm까지 내려갑니다." 자연 나노기술.

특허
미국 특허 번호 9,012,329 – "귀금속 사이의 나노갭"

IBM 5 in 5에서 IBM의 2016년 기술 예측을 모두 읽어보세요.

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