作者:卡内基梅隆大学机械工程学院艾米丽·施耐德
利用添加剂制造和纳米技术，卡内基梅隆大学的研究人员开发了一种传感器来检测神经递质多巴胺的浓度，低至女性浓度
学分:卡内基梅隆大学先进制造和材料实验室 卡内基梅隆大学机械工程研究人员将诊断测试的极限推到了前所未有的水平
由机械工程副教授拉胡尔·帕纳特(Rahul Panat)领导的研究人员开发了一种传感器系统，能够成功检测到神经递质多巴胺的浓度，低至女性浓度
他们在《自然通讯》上发表了他们的发现
从这个角度来看，想象一下在美国最深的火山口湖中倒入不到一克的多巴胺
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这个传感器可以探测到它
该论文的主要作者阿扎哈尔·阿里解释说:“我们打破了生物分子检测极限的基本障碍。”
换句话说，这是迄今可靠检测到的最小浓度的多巴胺
这一令人难以置信的突破是通过利用添加剂制造和纳米技术的力量来创建一个极其灵敏的检测离子系统来实现的，该系统由一个放置在微流体通道中的三维电极组成，样品通过该通道被泵送
早期的电极由二维检测表面组成，无法检测越来越小的目标分子浓度，因为大多数目标分子不会相互作用而漂浮过去
为了突破这一限制，电极的检测区域必须移动到第三维空间，以帮助“捕捉”穿过它的分子
为了实现这一点，该团队使用了一种被称为气溶胶喷射3D纳米粒子打印的技术，允许他们使用金纳米粒子构建微小的微柱
将每个液滴添加到前一个液滴的顶部，并烧结在一起，直到形成空心柱
然后，它们被氧化石墨烯的小薄片覆盖，这进一步增加了柱子的表面积，并有助于检测多巴胺
但为什么是多巴胺？它是大脑和身体中重要的信号分子，通常与控制你的情绪有关
然而，它也在多种神经退行性疾病中发挥作用，包括精神分裂症、阿尔茨海默氏症和成瘾
它可以在血液中找到，但含量很低
这种设备的高灵敏度可以让医生抽取一小滴血，测试多巴胺的存在，创造出一种微创诊断方法
这可能允许对这些痛苦进行更早、更容易的测试，这可能会挽救生命
Panat认为，像这样的进步早就应该出现了
“我相信生物医学设备行业已经落后于小型化的进步和微电子技术的进步
我们学术界可以帮助改变这种情况，”他说
去年，他的团队使用类似的微柱系统开发了一种快速新冠肺炎抗体测试
然而，该设备相对简单，意味着它可以适用于检测各种不同的分子，从抗体到神经递质，再到两者之间的许多东西
这个系统的未来方向几乎是无穷无尽的
几个电极可以放在一个设备中，形成一个多重系统，能够同时检测几个不同的生物标记
或者，它可以集成到一种新形式的可穿戴技术中，能够检测电解质水平
然而，无论我们在哪里看到这项技术的实现，它都是通过使用工程工具和策略来解决来自不同学科的现有问题而成为可能的
其结果是一个创新的解决方案，将有助于定义医学的未来
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