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- 東京大學：應(yīng)用分子檢測細胞的機理開發(fā)高靈敏傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/2/26
東京大學生產(chǎn)技術(shù)研究所副教授竹內(nèi)昌治在2014年2月21日舉行的“Trillion Sensors Summit Japan 2014”上，以“BioMEMS開拓的醫(yī)療/環(huán)境傳感器”為題，發(fā)表了應(yīng)用生物原理的傳感器和可植入生物體內(nèi)的微傳感器。
生物原理傳感器，是利用生物體內(nèi)的細胞可用特定的分子來進行選擇性檢測，以區(qū)分構(gòu)造相似的分子的機理開發(fā)的。因可檢測出極少量的分子，可以應(yīng)用作諸如通過檢測食品的氣味，實現(xiàn)檢查鮮度和安全性，或是檢測自然環(huán)境中的有害物質(zhì)等用途。
細胞為雙層脂分子組成的膜（脂雙層）包覆，膜上存在著一些貫通內(nèi)外、能與特定分子發(fā)生反應(yīng)的膜蛋白。當膜蛋白上附著特定分子時，膜蛋白將擴展打開孔道，使脂雙層內(nèi)外連通。如果脂雙層內(nèi)外存在電勢差，則會有大量的離子流過。因為1個分子會引起約107個離子的移動，所以通過檢測這些離子的流動，可以高精度檢測到極其微量的分子。
制做這樣的傳感器需要脂雙層，現(xiàn)已開發(fā)成功了高效簡單的制造方法：在水中滴入脂質(zhì)，形成單層膜包裹的小液滴，如令兩個液滴接觸，接觸部分便會形成雙層膜。然后只需在雙層膜上嵌入膜蛋白即可。為了證明這種方法可以在任意地點都能簡單制造，竹內(nèi)還在富士山頂做了在脂雙層上嵌入膜蛋白的實驗。
除了上述機理，竹內(nèi)還構(gòu)思了利用能與特定分子結(jié)合的DNA來檢測分子濃度的方法，并進行了實驗。例如，可以檢測到一定濃度的毒品分子等。據(jù)稱，這類傳感器或許在大約10年后實現(xiàn)。
竹內(nèi)還對未來10年進行了展望，介紹了可植入生物體內(nèi)的微傳感器，可以24小時連續(xù)檢測血糖等。糖尿病的血糖控制至關(guān)重要，現(xiàn)在，血糖1天要檢測4～5次，每次都必須用針扎破指尖，采集少量的血液。因此，對無痛又可更連續(xù)檢測的方法存在需求。
竹內(nèi)的方法是利用結(jié)合葡萄糖分子時會發(fā)出熒光的分子，借助凝膠狀物質(zhì)，制成直徑約為100μm的微珠，用注射器注入生物體內(nèi)。熒光強度隨血糖變化的情況可在生物體之外觀察。但是微珠會隨著時間的推移，轉(zhuǎn)移到生物體的某些部位，因此，竹內(nèi)還想出了利用細纖維固定微珠的方法，無需再檢測后只要拔出纖維即可。
竹內(nèi)還說，不只是血糖，還可24小時檢測血壓、心率等多想指標，并通過各項指標的相關(guān)研究，可更加有效而準確地預防疾病、控制病情。
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