传感器技术实现对人体生物分子的超灵敏实时监测

人体是一种极其复杂的分子机器，其细节可以通过某些物质来追踪;所谓的生物标志物。不幸的是，当这些生物标记以微小浓度存在时，尚不可能监测患者中存在的生物标记物。埃因霍温科技大学的研究人员现已开发出一种新技术，可以成为生物标记物的实时和超灵敏监测的简单而简单的解决方案。他们在Nature Communications上报道。

身体必需的物质，如蛋白质和激素，以皮摩尔或纳摩尔浓度存在于血液中。这些浓度相当于溶解在奥林匹克规模游泳池中的1粒糖粒 - 极低，难以测量。在埃因霍温科技大学医学诊断分子生物传感组，在Menno Prins教授的指导下，开发了一种传感技术，可以对生物标记物浓度进行超灵敏测量。

该技术基于以下事实：液体中的微小颗粒连续处于布朗运动中，因为水分子与它们碰撞。研究人员将颗粒通过纳米体系结合到玻璃板上，使颗粒来回摆动。待测量的生物标志物暂时与固定在颗粒和平板上的特定粘合剂分子结合。当生物标记物分子附着在扭曲的颗粒和板上时，颗粒突然变得附着，这极大地降低了其移动性 - 直到再次释放生物标记物。

研究人员可以通过光线轻松观察到与透明玻璃耦合的粒子的移动性。他们将他们的技术命名为BPM：基于粒子迁移感知的生物标记监测。每当一个摆动的粒子突然移动得更少，然后更多，就会观察到一个生物标记分子。每分钟这些事件的数量揭示了具有高灵敏度的液体中生物标记物的浓度。

BPM传感器技术的优点在于它具有数字精度，并且可以监测生物标记物浓度随时间的增加和减少。现在已经证明该技术用于监测蛋白质和DNA。该技术可广泛应用，因为适用于几乎所有生物标记物的粘附分子。

这种灵活性与灵敏度和技术的预期小型化相结合，意味着Prins和他的研究人员对他们的技术未来抱有很高的期望。“我们预计将会出现一种用于监测生物标志物的全新传感器，”该教授说，因此他正在创建一个能够开发实用传感器和应用的初创公司。其中一种可能性是将传感器连接到导管，通过该导管可以精确地监测手术室或重症监护室中的患者。除了医疗应用，Prins还认为有可能在工业过程和水净化中监测生物分子。

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