利用納米傳感器加速早期疾病診斷的新方法

2020-11-19 以和為貴生生不息

赴美醫療服務機構和生元國際了解到，早期發現癌症等致命疾病是提高患者生存機率的關鍵。然而，疾病在其初始階段很難診斷，因為人們通常還沒有出現症狀，而且在他們的體內只能發現微量元素。

考克雷爾工程學院(Cockrell School of Engineering)的研究人員想讓疾病在發病初期更容易傳染，改善病人的視力，減輕醫療系統的負擔。這組科學家創造了一種利用納米傳感器加速檢測用於早期疾病診斷的痕量生物標記的方法，同時保持高水平的靈敏度。

沃克機械工程系的副教授樊東雷(Emma)領導了這項研究，最近發表在《ACS Nano》雜誌上。她說:「早期和準確地檢測疾病非常重要，要做到這一點，你需要能夠找到濃度非常低的生物標誌物。」「人們希望迅速知道結果，而不需要等上幾個小時或幾天。」

範設想，她的方法可以幫助人們在家裡或工作中進行快速的疾病檢測，使他們不必要地遠離醫生的辦公室和醫院。在醫院環境中，加速檢測使醫務人員能夠在數小時而不是數天內完成大量診斷。

在某種程度上，每個人都可以成為自己的護士，如果有任何問題，他們可以向醫生諮詢。」

範東雷，沃克機械工程系副教授

超小型傳感器對疾病診斷很重要，但它們也面臨著問題。傳感器越小，對小分子的反應就越靈敏。但是敏感性的代價是較慢的周轉時間。傳感器連接和識別分子的時間越長，汙染的風險就越高，可能會降低測試的準確性。

Fan的傳感方法旨在解決超小、高靈敏度的慢檢測這一具有挑戰性的問題。與普通的傳感技術相比，這種方法將測試速度提高了四倍。範的技術可以將探測時間從一個小時或幾個小時減少到幾分鐘。

這一創新的關鍵在於傳感器的機動化。通過旋轉裝置增加運動，液體樣本會四處移動，使分子和傳感器之間的接觸更加迅速。

該團隊公布了他們的方法，希望其他研究人員和製造商能夠利用這些信息來改進他們的傳感器。範說，這項技術可以應用於任何類型的傳感器和液體溶液中任何分子的傳感實例，包括像在犯罪現場取證以發現DNA這樣的事情。

這個項目是為了配合Fan對微/納米馬達和機器的研究、發現和發展。兩年前，她的團隊開發了第一個光控電子納米馬達的方法。

Fan指出，團隊有更多的工作要做，下一步是在保持控制的同時加速電機，這將進一步減少測試周轉時間。

「我們所展示的並不是極限，」範說。「如果我們把傳感器轉得更快，我們可以得到更快的檢測。」

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