物理科技生物学-PHYICA

研究人员用纳米技术增强的生物芯片检鸣海佑里香测微小程度的疾病

纳米技术 2021-11-18 23:57:28

新泽西理工学院 巴拉思·巴布·纳纳,一位新的法学博士

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毕业后,他致力于开发一种纳米技术增强的生物芯片,通过针扎血液测试在癌症、疟疾和病毒性疾病(如肺炎)发展的早期对其进行检测

信用:NJIT 发现血液中循环的微量疾病的困难已经被证明是检测和治疗癌症的绊脚石,这些癌症以很少的症状悄悄发展

有了一种新型的电化学生物传感装置,可以识别这些生物标记发出的最微小的信号,一对新基因技术的发明者希望弥合这一差距

他们在疾病检测方面的工作说明了电子传感的力量——以及工程师在医学研究中日益增长的作用

“理想情况下,应该有一个简单、廉价的测试——在没有特定症状的情况下定期对患者进行检查——来筛查一些更沉默、更致命的癌症,”巴拉思·巴布·努纳说,他是一名最近的博士生

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他与机械工程助理教授李永秀合作,开发了一种纳米技术增强型生物芯片,通过针扎血液测试,在癌症、疟疾和病毒性疾病(如肺炎)发展的早期检测它们

他们的设备包括一个微流体通道,通过该通道,少量抽取的血液流经涂有生物制剂的传感平台,这些生物制剂与体液(如血液、眼泪和尿液)中的目标疾病生物标记物结合,从而触发一个电纳米电路,发出它们存在的信号

在最近发表在《纳米科学》杂志上的研究中,努纳和他的合著者展示了使用金纳米粒子来增强他们的设备在癌症检测中的传感器信号响应,以及其他发现

该设备的核心创新之一是能够在其微流体通道中从全血中分离血浆

血浆携带疾病生物标志物,因此有必要将其分离,以提高“信噪比”,从而实现高度准确的检测

该独立设备无需外部设备即可在两分钟内分析血样

“我们的方法检测毫微微级浓度的目标疾病生物分子,这种浓度小于纳米甚至微微级,类似于在星系团中寻找行星

目前的传感技术仅限于一千倍的浓度

努纳说,使用纳米平台可以让我们识别这些较低水平的疾病,“通过分离血浆和血液,我们可以集中疾病生物标志物。”

" 在《生物纳米科学》最近的另一篇论文中,纳纳、李和他们的合作者详细介绍了他们基于微流体流动的灵敏度变化的发现

努纳现在是哈佛医学院的博士后研究员,他正在扩大他在微流体平台方面的专业知识,将它们用于与苏良信一起进行的芯片上器官研究。苏良信是该医学院医学系的首席研究员和讲师,他为医学实验开发了三维生物打印器官——由结构化水凝胶中的培养细胞组成的人工器官

“我主要负责开发微流体设备,使生物打印三维器官的过程自动化,这些设备将出于多种目的集成在芯片上

例如,我的任务是开发一个长期药物疗效和毒性分析的自动化平台,以跟踪肝癌和心脏生物标志物

他说:“我将把微流控生物传感器与肝癌和心脏芯片模型结合起来,进行连续监测。”

通过测量注射药物的三维生物打印器官分泌的生物标记物浓度,我们可以研究药物对几个器官的影响,而不会对一个活着的病人造成伤害

创造人造器官让我们可以自由实验

" 他补充道,今后,哈佛大学的研究有可能应用于再生医学

“我们的目标是开发全功能三维生物打印器官和临床相关三维组织,以解决移植中供体短缺的问题

" 纳纳说,他在哈佛医学院的研究将扩展他在可编程微流体和精确电化学传感技术方面的知识,这反过来将帮助他推进生物芯片技术

目标是一种简单、标准的癌症诊断分析,避免常规、复杂的诊断步骤

李和纳纳一直在与威尔康奈尔医学中心和哈肯萨克医学中心的肿瘤学家合作,以确定临床应用

按照目前的设计,该装置将提供血液样本中癌症抗原的定性和定量结果,提供关于癌症存在和严重程度的信息

他说,他们的下一步将是扩展这个平台,使用一个针刺获得的单一血样来检测多种疾病

“尽管医疗保健技术被认为是一项快速发展的技术,但仍有许多未满足的需求需要解决

“在早期诊断潜在的致命疾病是挽救生命和改善患者治疗结果的关键,”他说,并补充道,“对医疗保健技术的需求非常大,包括一个通用诊断平台,可以在医生办公室和其他护理点提供即时结果。”

" 纳纳是阿波尼斯公司的联合创始人和首席研究科学家

李开复成立了一家初创公司,将他们的设备商业化

他和李在三项已公布的生物芯片专利和另外六项专利上被列为共同发明人,这些专利目前正由美国生物技术研究院进行审查

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专利局

他们的技术已经赢得了国家科学基金会第一军团项目和新泽西健康基金会的财政支持,新泽西健康基金会是一个支持新泽西顶尖生物医学研究和健康相关教育项目的非营利组织

“正如我们所知,早期发现可以显著改善患者的治疗结果,”乔治·福解释说

海因里希,M

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NJHF副总裁兼首席执行官在宣布该奖项时表示

“目前,医生依赖的诊断设备需要至少四个小时的样本准备,通过集中的诊断中心,而不是他们当地的办公室

" 2017年,在马里兰州贝塞斯达国家卫生研究院总部举行的医疗创新和护理点技术会议上,纳纳获得了“医疗创新和护理点创新最佳设计奖”

同年,该技术在技术连接世界创新大会和博览会上获得了国家创新奖,这是一年一度的技术转让办公室、公司和投资公司的聚会,他们聚集在一起,从全球范围内寻找有前途的技术

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