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科學家研發用納米技術增強生物晶片檢測人體微小疾


科技養生很難發現在血液中循環的微小數量的疾病,這已經被證明是檢測和治療癌症的絆腳石,這些癌症悄悄地進展著,幾乎沒有什麼症狀。通過一種新型的電...

- 2019年4月03日04時32分
- 科學文摘 / 科技養生

科技養生

很難發現在血液中循環的微小數量的疾病,這已經被證明是檢測和治療癌症的絆腳石,這些癌症悄悄地進展著,幾乎沒有什麼症狀。通過一種新型的電化學生物傳感裝置來識別這些生物標記物發出的最微小的信號,一對NJIT發明者希望彌補這一差距。

他們在疾病檢測方面的工作說明了電傳感在醫學研究中的作用-以及工程師日益增長的作用。


Bharath Babu Nunna說,「理想情況下,應該有一種簡單、廉價的測試-在沒有特定症狀的情況下定期來看病人-來檢查一些比較安靜、致命的癌症。」Bharath Babu Nunna是一位最近畢業的博士,曾與機械工程助理教授Eon Soo Lee合作。開發一種納米技術增強的生物晶片來檢測癌症、瘧疾和病毒性疾病,如肺炎,早期用針刺血檢測。

他們的設備包括一個微流控通道,通過這個通道,一小部分抽吸的血液流過一個被生物製劑包裹的傳感平台,這些生物劑與血液、眼淚和尿液等體液中的疾病生物標誌物結合-從而觸發了一條納米電路,顯示它們的存在。

最近發表在納米聚光Nunna和他的合著者展示了金納米粒子在癌症檢測和其他發現中的應用,以增強他們的設備的傳感器信號響應。

該設備的核心創新之一是能夠在微流控通道中將血漿與全血分離開來。血漿攜帶疾病的生物標誌物,因此有必要將其分離,以提高「信噪比」,以實現高精度的檢測。獨立設備在兩分鐘內分析血液樣本,不需要外部設備。

「我們的方法在飛秒級濃度檢測目標疾病生物分子,該濃度小於納米甚至微微尺度,類似於在星系團中尋找行星。目前的傳感技術僅限於濃度的千倍大。Nunna補充道:「使用納米級的平台,我們可以識別這些較低水平的疾病,並且通過將血漿與血液分離,我們能夠集中疾病的生物標記物。」

在另一篇最近的論文中生物納米科學Nunna,Lee和他們的合著者詳細介紹了他們基於微流控流的敏感性變化的發現.


Nunna現在是哈佛醫學院(Harvard Medical School)的博士後研究員,他正在那裡擴展他在微流控平台方面的專業知識,將它們用於與蘇瑞恩·辛(音譯)一起進行的晶片上器官研究,他是醫學院醫學系的首席研究員和講師,他為醫學實驗開發了3D生物去皮器官-由結構化水凝膠內培養的細胞組成的人工器官-用於醫學實驗。

「我主要負責開發微流控裝置,它將使生物清洗3D器官的過程自動化,這些器官將被整合到晶片上,用於多種用途。」例如,我的任務是開發一個用於長期藥物療效和毒性分析的自動化平台,以跟蹤肝癌和心臟生物標誌物。我將把微流控生物傳感器與肝癌和心臟晶片模型結合起來進行持續監測。「他說。

通過測量藥物注射的三維生物沖洗器官分泌的生物標記物濃度,我們可以研究藥物對幾個器官的影響,而不會傷害活的病人。創造人造器官使我們可以自由地進行實驗。「


他補充說,在未來的道路上,哈佛大學的工作有可能應用於再生醫學。我們的目標是開發功能齊全的三維生物組織和臨床相關的3D組織,以解決移植中供體短缺的問題。「

Nunna說,他在哈佛醫學院的研究將擴展他對可編程微流控技術和精確電化學傳感技術的知識,這將反過來幫助他推進他的生物晶片技術。其目標是建立一種簡單、標準的癌症診斷方法,以避免傳統的、複雜的診斷步驟。

Lee和Nunna一直在與威爾康奈爾醫學和Hackensack醫學中心的腫瘤學家合作,以確定臨床應用。按照目前的設計,該設備將提供血液樣本中癌症抗原的定性和定量結果,提供癌症存在和嚴重程度的信息。他說,他們的下一步將是擴大該平台,使用一個針刺獲取的單個血樣來檢測多種疾病。

「儘管醫療保健技術被認為是一種快速發展的技術,但仍有許多未得到滿足的需求需要解決。在早期診斷潛在的致命疾病是挽救生命和改善病人治療結果的關鍵,「他補充說,」醫療保健技術有著巨大的需求,包括一個通用的診斷平台,可以在醫生的辦公室和其他醫療機構提供即時結果。「


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