适配体的表示，一种长氨基酸序列，设计用于捕获药物分子，该药物分子导致适配体急剧改变形状，从而检测分子
功劳:伊丽莎白·弗洛雷斯-戈麦斯·默里和斯拉瓦·罗特金 快速、方便和高度准确地检测阿片类和可卡因等成瘾物质对于减少成瘾对个人和社会的不利影响至关重要，而目前的药物检测系统可能需要很长时间才能提供这种信息
然而，对患者系统中滥用药物的现场实时监控可以在达到危险水平之前提醒临床医生，这种方法可能并不遥远
斯拉瓦五世表示，由于当前系统的复杂性，针对成瘾患者的药物检测方法进展缓慢，不够灵活
罗特金，工程科学和力学前沿教授，在宾夕法尼亚州立大学材料研究所任职
罗特金是纳米技术杂志《小》上一篇综述论文的合著者，该论文提出了一种可能的解决方案:生物传感器
罗特金说:“我们的综述论文的第一个目标是引起人们对这个问题的关注，这样从事药物预防工作的人就可以查阅数百份参考文献。”
“第二个目标是，因为评论论文通常比原始论文阅读频率更高，我们希望通过媒体关注，能够接触到更多的研究人员和普通公众
我们提出生物传感器作为一种可能的解决方案
" 统计数据证明了改进和更快速的人体药物检测的医学重要性
根据疾病预防控制中心的数据，2000年至2014年期间，药物过量死亡增加了137%，其中包括阿片类止痛药和海洛因等阿片类药物的过量死亡增加了200%
研究人员表示，对抗这种成瘾流行病的关键工具之一是对使用者进行药物检测
监测患者血液或尿液中药物存在的经典实验室方法可靠且准确，其范围从简单的化学颜色测试(如薄层色谱)到更复杂的方法(如气相色谱-质谱)
然而，他们要求样品送到场外，这是一个耗时且昂贵的过程
一种更快、更便宜、更稳定的监测可能药物使用的方法可以在患者用药过量之前提醒从业者
罗特金说:“如果分析非常昂贵，那么你就要限制分析的频率。”
“它需要便宜、有效和简单
尽可能简单，因为你需要从病人身上提取血样，然后你必须清洗血液，准备样本，并在远程实验室花费专家一个小时的时间
这可能会花费很多钱，因此除非非常非常必要，否则你不会进行定期分析
但是对于上瘾来说，你应该更频繁地去做，只是因为这个问题太尖锐了
" 在这篇综述论文中，包括罗特金在内的国际研究团队列出了大量研究论文的203篇参考文献，表明生物传感器具有应对这些挑战的巨大潜力
生物传感器有可能通过持续对患者进行高灵敏度、低成本的分析来解决这个问题
生物传感器设备包括暴露于生物材料并响应生物刺激产生化学、光学或电信号的小传感器
在过去的二十年里，这些生物传感器的设计有了显著的发展，并以用于糖尿病患者和家庭妊娠测试的非处方葡萄糖传感器的形式出现在市场上
然而，对于药物检测所需的传感器类型，Rotkin和他的合著者指出存在一个问题:尺寸
罗特金说:“基于我们目前在生物传感器方面的研究，我们就像是回到了20世纪90年代初的手机时代。”
“我们使用的是这些巨大的移动电话，大约相当于当时普通固定电话的大小，你需要一个包来携带它
" 纳米材料的使用很有希望，并有可能使生物传感器用于检测鸦片和可卡因，这种传感器小到足以包含在绷带中
纳米材料将为生物受体提供一个平台，并提供一个“纳米架构”，在此基础上构建高灵敏度、快速和小尺寸的检测设备
综述文章提出了基于适体的药物检测传感器
适体是核糖核酸、脱氧核糖核酸或肽的短序列
适体分子可以被特别设计成生物传感器的识别元件
诸如非常小的尺寸、快速和低成本的生产过程、生物相容性和高稳定性等特性使它们成为这种生物传感器的理想选择
罗特金说:“在论文中，我们描述了所有现有的技术，并权衡了利弊。”
“这包括目前存在的基于电化学检测的大量传感器，它们极其简单和便宜
但是由于它的鲁棒性，意味着它可以检测任何东西，那么问题是你能有选择性地让它特别关注你想要检测的东西吗
在这里，被设计成选择性的适体将有所帮助
" 他们研究的其他技术包括光学传感，其工作原理是通过刺激改变光学特性，产生与物质或其光学“指纹”浓度成比例的信号
罗特金与北卡罗来纳大学格林斯博罗分校的研究人员合作，利用2D材料的异质结构来研究这种器件
他们审查的其他传感器包括微流体传感器，只需要少量样本进行分析；压电传感器，对施加的机械应力作出响应；和机电传感器，它们对研究人员很有吸引力，因为它们很灵活，可以检测微小的化合物和颗粒
这篇综述论文的作者总结道，为成瘾患者创建这种小型、可佩戴的生物传感器需要克服的主要障碍包括需要提高生物传感器的重现性，尤其是在分析复杂的样品介质时，以及生产不需要样品预处理来分析它们的传感器的能力
此外，作者得出结论，需要更多的资金来开发价格低廉、分析参数正确的市场生物传感器
罗特金说:“你需要适当的资金来实现这种适销的生物传感器。”
“这总是一个挑战
所以，我和我的同事们希望，也许当人们看到这篇评论时，它会让他们在一篇论文中看到人们做了什么
也许他们可以继续研究其中一种传感器，直到我们得到真正的产品
" 该论文的作者认为，用于个人和现场滥用药物监测的生物传感器可能会在未来十年出现
罗特金说:“这不是每个人都可以在自己的实验室里完成的事情，所以需要一段时间才能制造出成品。”
“然后你需要FDA的批准，这需要一年左右的时间，然后你必须制造它
我估计整个周期可能需要10年
也许它可以通过一个在大学创建的衍生公司来开发和营销，碰巧我们这里有一个孵化器——发明宾夕法尼亚州立大学
"
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