東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所副教授竹內(nèi)昌治在2014年2月21日舉行的“Trillion Sensors Summit Japan 2014”上，以“BioMEMS開(kāi)拓的醫(yī)療/環(huán)境傳感器”為題，發(fā)表了應(yīng)用生物原理的傳感器和可植入生物體內(nèi)的微傳感器。

　　生物原理傳感器，是利用生物體內(nèi)的細(xì)胞可用特定的分子來(lái)進(jìn)行選擇性檢測(cè)，以區(qū)分構(gòu)造相似的分子的機(jī)理開(kāi)發(fā)的。因可檢測(cè)出極少量的分子，可以應(yīng)用作諸如通過(guò)檢測(cè)食品的氣味，實(shí)現(xiàn)檢查鮮度和安全性，或是檢測(cè)自然環(huán)境中的有害物質(zhì)等用途。

　　細(xì)胞為雙層脂分子組成的膜（脂雙層）包覆，膜上存在著一些貫通內(nèi)外、能與特定分子發(fā)生反應(yīng)的膜蛋白。當(dāng)膜蛋白上附著特定分子時(shí)，膜蛋白將擴(kuò)展打開(kāi)孔道，使脂雙層內(nèi)外連通。如果脂雙層內(nèi)外存在電勢(shì)差，則會(huì)有大量的離子流過(guò)。因?yàn)?個(gè)分子會(huì)引起約107個(gè)離子的移動(dòng)，所以通過(guò)檢測(cè)這些離子的流動(dòng)，可以高精度檢測(cè)到極其微量的分子。

　　制做這樣的傳感器需要脂雙層，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)成功了高效簡(jiǎn)單的制造方法：在水中滴入脂質(zhì)，形成單層膜包裹的小液滴，如令兩個(gè)液滴接觸，接觸部分便會(huì)形成雙層膜。然后只需在雙層膜上嵌入膜蛋白即可。為了證明這種方法可以在任意地點(diǎn)都能簡(jiǎn)單制造，竹內(nèi)還在富士山頂做了在脂雙層上嵌入膜蛋白的實(shí)驗(yàn)。

　　除了上述機(jī)理，竹內(nèi)還構(gòu)思了利用能與特定分子結(jié)合的DNA來(lái)檢測(cè)分子濃度的方法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。例如，可以檢測(cè)到一定濃度的毒品分子等。據(jù)稱(chēng)，這類(lèi)傳感器或許在大約10年后實(shí)現(xiàn)。

　　竹內(nèi)還對(duì)未來(lái)10年進(jìn)行了展望，介紹了可植入生物體內(nèi)的微傳感器，可以24小時(shí)連續(xù)檢測(cè)血糖等。糖尿病的血糖控制至關(guān)重要，現(xiàn)在，血糖1天要檢測(cè)4～5次，每次都必須用針扎破指尖，采集少量的血液。因此，對(duì)無(wú)痛又可更連續(xù)檢測(cè)的方法存在需求。

　　竹內(nèi)的方法是利用結(jié)合葡萄糖分子時(shí)會(huì)發(fā)出熒光的分子，借助凝膠狀物質(zhì)，制成直徑約為100μm的微珠，用注射器注入生物體內(nèi)。熒光強(qiáng)度隨血糖變化的情況可在生物體之外觀察。但是微珠會(huì)隨著時(shí)間的推移，轉(zhuǎn)移到生物體的某些部位，因此，竹內(nèi)還想出了利用細(xì)纖維固定微珠的方法，無(wú)需再檢測(cè)后只要拔出纖維即可。

　　竹內(nèi)還說(shuō)，不只是血糖，還可24小時(shí)檢測(cè)血壓、心率等多想指標(biāo)，并通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)研究，可更加有效而準(zhǔn)確地預(yù)防疾病、控制病情。

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