生物科学门户网站
BIO1000.COM

半导体芯片检测抗原浓度为每百万亿摩尔质量1份

丰桥工业大学电气与电子信息工程学系高桥一弘副教授和崔永俊教授助理开发了一种芯片,该芯片可以检测到每百万亿摩尔质量只有一部分的抗原。该芯片是使用半导体微加工技术创建的。来自疾病的并存在于血液和唾液中的抗原被粘附在柔性可变形纳米片的表面上。然后将在粘附的抗原之间相互作用期间产生的力的量转换为纳米片变形信息,以便成功检测特定的抗原。采用毫米级机加工的半导体技术制成,

该测量设备使用微量的血液,尿液,唾液或其他体液即可快速简便地检测疾病,将成为准确诊断疾病,验证治疗结果以及检查复发和转移的重要工具。正在对生物传感器进行研究,该生物传感器可以通过检测这种流体中所含的DNA,RNA和蛋白质来测量治疗结果和病理反应。随着抗原和抗体检测广泛用于检测和确定新型冠状病毒感染的存在,该技术最近已引起全球关注。此外,在COVID-19患者中,报告表明有严重症状的患者与轻度症状相比,血液中多种蛋白质的浓度差异很大。通过检查这些标记,有望将该技术用于预测疾病的严重程度。

当前的检测设备尚未数字化,需要使用标记剂肉眼确认颜色变化。读取各种标记很费时,并且使物联网设备的实现变得困难。研究团队正在开发一种微传感器芯片,该芯片使用可挠曲的纳米片检查疾病。使用半导体微加工技术制成。首先,将捕获目标抗原的抗体固定在纳米片上,并测量由粘附抗原之间的电排斥引起的薄膜变形。为了提高抗原附着的膜变薄和变软的敏感性,使用了比半导体硅软两倍的有机纳米片。期望这将传感器灵敏度提高到传统硅基传感器的两倍。此外,信号检测技术的开发仍在继续,该技术使用智能手机相机来检测纳米片变形。

对于专门为生物分子粘附的敏感变化而设计的传感器,必须预先将抗体固定到纳米片上才能捕获抗原,而且与膜降解有关的问题会使该过程变得困难。该研究小组优化了抗体的密度,使其可以粘附在厚度可调的纳米膜上,从而创建了一种生物传感器,该传感器只能以特别高的灵敏度检测抗原。此外,由于可以实时检测由粘附的分子引起的纳米片的变形,因此期望该技术允许快速检测疾病来源的分子。在该项目中开发的生物传感器用于实验中以检测白蛋白(一种血液中的蛋白质)。实验成功地检测到了1毫升中包含1飞克(摩尔浓度为15个大摩尔)的抗原。最小检测极限几乎等于使用​​标记剂的大规模检测设备的极限,因此该设备有望实现便携式规模的超灵敏检测。

展望未来,研究小组计划使用半导体传感器进行试验,以检测严重COVID-19感染症状的标志物。除血液检测外,还开发了化学传感器来检测气味和化学物质。我们相信,通过使新型小型传感器设备成为现实,我们可以为基于IoT的社会做出贡献。该技术取代了我们纳米片表面上的探针分子,可用于检测病毒,同时还可检测多种生物标记。通过使这些生物传感器在社会中普遍使用,我们致力于为远程医疗做出贡献,使医生能够在家中进行诊断。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。