纳米生物传感器的研制初露曙光

医疗电子 时间:2008-07-13来源:网络

  由于微小生物电子传感器的问世,现在医生很快就会通过复制或改善人类嗅觉系统的方式,用气味来诊断各种疾病的早期症状。

这项新的跨学科技术是由欧盟委员会未来科技部“信息社会科技项目”出资,经西班牙、法国和意大利科学家共同开发测试,最终在天然嗅觉器官的基础上产生出“电子鼻子”。这种“电子鼻子”不仅可以应用于医疗保健行业,还能应用于农业、工业、环保和安全等领域。

“电子鼻子”工程协调员乔瑟普•萨米提尔称,嗅觉科技潜在的应用领域是永无止尽的,这项工程旨在研制出能模仿人类和动物嗅觉的纳米生物传感器。它们的制作非比寻常。科学家在动物鼻子中插入一个微电极,并在上面放置一层能感受气味的蛋白质,然后测试那些蛋白质在遇到不同气味后所作的反应,这个系统甚至能觉察到人类鼻子无法察觉的低浓度气
味。

“我们的测试表明,纳米生物传感器能对极少量的带味分子作出反应,而且精确度极高,试验的某些结果甚至超出了我们的预期,”萨米提尔说,“这些体积极小的生物电子传感器的出现,在气味科技发展道路上迈出了重要的一步,也树立了纳米、生物和信息技术相结合的仿生化学装置的典范。”

负责“电子鼻子”工程的科学家从老鼠嗅觉器官中复制了上百种不同的蛋白质,并在酵母中培育,不同的蛋白质能对不同气味作出反应,从而使“电子鼻子”觉察到几乎所有的味道,或者几种味道的组合。萨米提尔称,人类鼻子具有1000种蛋白质,能使大脑识别10000种不同气味,而纳米生物技术的使用,使人造“电子鼻子”的出现成为可能。

“电子鼻子”工程注重的是复制那些在动物鼻子内发生的物理反应,而工程的合伙人却把注意力放到电子鼻子识别气味的仪器和软件的研发上——嗅觉系统中大脑扮演的角色,目前他们已经研制出新的高精度的电子元件,能进行纳米级的电子测量,其大小只能用极高精度的原子能显微镜观察。

萨米提尔说,气味科技的应用是广泛的,在医学上它们将被用来诊断嗅觉器官的灵敏度、检测细菌感染、发现疾病等等。不久的将来,医生就会用它们进行商业癌症检测;在其他领域,它们也必将产生重大影响。此类诊断工具的主要困难是如何精确标注各种疾病的气味,它们作为不稳定的混合物,在恶性肿瘤病人的体液内(如尿液、血液和脓液等)或者呼吸中浓度与健康的个体之间存在差异。此外,气味科技可以用于检查腐烂食物,检验化妆品和药品,识别污染物,在机场检测毒品和炸弹,取代只能识别一种物质的化学传感器等等。

关键词: 纳米 生物 传感器 保健 诊断 原子能显微镜

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