במעבדה של פרופ' מלר מפתחים גלאים חדשניים המסוגלים לאפיין מולקולות ד.נ.א. בודדות לצורך רפואה מותאמת אישית. שני התחומים המרכזיים הנחקרים במעבדה הינם גילוי ואפיון מוקדם של מחלת הסרטן וסיווג זיהומים פתוגניים על פי עמידותם לאנטיביוטיקה. המעבדה מפתחת גלאי (סנסור) חדשני, בעל רגישות גבוהה לגילוי שיירי ד.נ.א. בכמויות זעירות ביותר, דבר שיאפשר בעתיד הלא רחוק גילוי ואפיון מוקדם של מחלת הסרטן וזיהומים פתוגניים בבדיקה שגרתית לכלל האוכלוסיה.

לדברי פרופ׳ מלר: ״האפשרות להגיע לרגישות ברמת מולקולת הד.נ.א. הבודדת דרך פיתוח טכנולוגיה מבוססת ננו-חרירים, תאפשר בפעם הראשונה בדיקה שגרתית נגישה לכלל האוכלוסייה של סימנים מקדימים של הופעת סרטן ואפיון מדויק של זיהומים שונים כולל אלו העמידים לאנטיביוטיקה. האפקט של הפיתוחים על רפואה מותאמת אישית יהיה רחב יריעה ועשוי לשפר באופן דרמטי את איכות הטיפול במחלות אלו תוך כדי הוזלת עלויות הטיפול למערכת הבריאות העולמית״. 

הגלאים, הנקראים ננו-חרירים, מבוססים על משיכה חשמלית חזקה אשר מרכזת ומעבירה את מולקולות הד.נ.א. דרך חריר ננו-מטרי תוך כדי קריאה של האינפורמציה הטמונה בו. תהליך זה מייתר לחלוטין את הצורך בהגברה על בסיס מולקולארי ולכן מאפשר גילוי מהיר, מדויק, וזול. פרופ' מלר החל לעבוד על טכנולוגיית הננו-חרירים כבר בשנת 98' במעבדתו באוניברסיטת הרוואד. מאז חלה התקדמות משמעותית בתחום זה המאפשר כיום לרצף מולקולות ד.נ.א. בהתקנים ממוזערים וניידים, המבוססים על פיתוחים ננו-טכנולוגיים בגודל של טלפון חכם.

בשנים האחרונות מטפחים במעבדה של פרופ' מלר מערכת המשלבת קריאה אופטית ממולקולת ה ד.נ.א תוך כדי המעבר שלה דרך החריר. בשיטה זו ניתן לסמן בצבעים שונים אזורים מעניינים בגנום (כגון סימנים אפיגנטיים או מוטציות), לזהות אותם באמצעות המדידה האופטית והחשמלית המסונכרנת ולסווג אותה בהתאם לאות המתקבל. הקריאה האופטית, אשר מאפשרת שימוש בכמויות קטנות יותר של ד.נ.א בכמה סדרי גודל, פותחת חלון לשימוש בננו-חרירים למטרות דיאגנוסטיקה מולקולרית רפואית. מבחינה הנדסית השיטה נותנת מובהקות גבוהה יותר כאשר נצפה אות חשמלי.

אחד הפיתוחים האחרונים של קבוצת המחקר של פרופ׳ מלר, הוא שימוש ייחודי באפקט פלזמוני בתוך ננו-חריר על מנת להגביר בכמה סדרי גודל את הסיגנל האופטי עבור ד.נ.א שעובר בננו-חריר. המחקר שבוצע ע״י צוות של בתר-דוטורנט ושני דוקטורנטים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון פורסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Advanced materials . פלזמוניקה הינו ענף מפותח באופטיקה וחשמל, וספציפית בתחום הננואופטיקה המאפשר לרכז את העוצמה של מקור אור לאיזורים ממוקדים, קטנים מאורך גל. במעבדתו של פרופ' מלר הצליחו להשתמש באפקט זה וייצרו ננו-חריר בנקודת הריכוז של האור. כך יצרו התקן חדש, המשלב אפקט פלזמוני וננו-חריר באותה נקודה. כאשר מעבירים מולקולת DNA מסומנת בהתקן זה, ניתן לראות הגברה עצומה של כמות האור והקטנה משמעותית ברעש הרקע, דבר שפותח אפשרויות חדשות לייצור גלאים מבוססי ננו-חרירים ופלזמוניקה. החוקרים השתמשו בסימולציות מחשב ע״י לבצע אופטימיזציה של תכנון ההתקן וניבוי של גובה ההגברה שלו.

תגלית זו משלבת שני תחומים מחזית המחקר המדעי – פלזמוניקה וננו-חרירים, אשר משולבים יחדיו לצורך יצירה של גלאי ייחודי עבור מולקולות ד.נ.א. בודדות, בעל יכולות ביו-רפואיות מרחיקות לכת. המחקר התאפשר בעזרתם של שני מרכזי ציוד משותף בטכניון:

MNFU – מרכז הפבריקציה תחת הפקולטה להנדסת חשמל. תוך שימוש במכשיר ה- E-beam writer שהותקן לאחרונה בחדרים הנקיים ונחשב מכשור מוביל וייחודי בארץ.

MIKA – מרכז המיקרוסקופיה האלקטרונית בפקולטה להנדסת חומרים. במרכז זה קדחו את החרירים בקוטר מדוייק, הקטן מחמישה ננומטרים, בתוך הבארית הפלזמונית.

מעבר להישג הננוטכנולוגי הראשוני, למחקר זה חשיבות רבה מאחר והוא פותח פתח למזעור כל המכשור והדיטקציה האופטית הקשורה לגלאי (ננו-חריר). גילויים אלו יאפשרו מיזעור ובמקביל הוזלה משמעותית של העלויות, כך שהתקווה היא שבעתיד הלא רחוק בכל מרפאה יימצא מכשור זה, עבור כל מטופל.