丰桥科技大学 物联网传感器捕捉并检测纳米薄膜表面的微量抗原
日本丰桥工业大学电气与电子信息工程系副教授高桥和弘和助理教授永开发出了一种芯片，这种芯片能够感应每千万亿分之一摩尔质量的抗原
该芯片是利用半导体微加工技术制造的
来源于疾病并存在于血液和唾液中的抗原被粘附到柔性可变形纳米片的表面上
然后，在粘附的抗原之间的相互作用期间产生的力的量被转换成纳米片变形信息，以便成功地检测特定的抗原
这种传感器芯片采用毫米级半导体技术制造，有望作为物联网生物传感器，在家中进行抗原和抗体测试，从而为远程医疗做出贡献
该测量装置使用极少量的血液、尿液、唾液或其他体液简单而快速地检测疾病，并且将是准确诊断疾病、验证治疗结果以及检查复发和转移的重要工具
正在研究一种生物传感器，它可以通过检测这种液体中包含的脱氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白质来测量治疗结果和病理反应
这项技术最近引起了全球的兴趣，抗原和抗体检测被广泛用于检测和确定新型冠状病毒感染的存在
此外，在新冠肺炎病患者中，报告显示，与轻度症状的患者相比，重度症状的患者血液中所含的多种蛋白质浓度存在差异
通过检查这些标记，这项技术有望用于预测疾病的严重程度
当前的检测设备不是数字化的，并且需要使用标记试剂对颜色变化进行视觉确认
读取大范围的标记非常耗时，并且使得物联网设备的实现变得困难
研究小组正在开发一种微型传感器芯片，这种芯片使用半导体微加工技术制造的可灵活变形的纳米片来检查疾病
首先，将捕获目标抗原的抗体固定在纳米片上，并测量由粘附的抗原之间的电排斥引起的薄膜变形
为了将灵敏度提高到抗原粘附的膜变薄变软的程度，使用了比半导体硅软两倍的有机纳米片
这有望将传感器灵敏度提高到传统硅基传感器的两倍
此外，使用智能手机摄像头检测纳米片变形的信号检测技术的开发仍在继续
这种传感器是为生物分子粘附的敏感变化而设计的，为了捕获抗原，抗体必须预先固定在纳米片上，而与膜降解相关的问题会使这一过程变得困难
研究小组优化了抗体的密度，使其附着在厚度可调的纳米膜上，从而制造出一种仅检测特定高灵敏度抗原的生物传感器
此外，由于可以实时检测由粘附分子引起的纳米片变形，该技术有望实现对疾病衍生分子的快速检测
在这个项目中开发的生物传感器被用于检测白蛋白的实验，白蛋白是血液中的一种蛋白质
该实验成功地检测到一毫升中含有1微克(摩尔浓度为15微克)的抗原
最小检测限几乎等同于使用标记试剂的大规模检测设备，该设备有望在便携式规模上实现超灵敏检测
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COVID-19感染严重症状的标志物
除了血液检测之外，还在开发化学传感器来检测气味和化学物质
我们相信，通过让新的小规模传感器设备成为现实，我们可以为基于物联网的社会做出贡献
取代我们纳米片表面的探针分子，该技术可以用于检测病毒，同时还可以检测多种生物标志物
通过使这些生物传感器在社会上变得普遍，我们的目标是为远程医疗做出贡献，允许医生在家进行诊断
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