开发传感器检测呼吸系统疾病标志物

By LabMedica International staff writers
Posted on 22 Jun 2017

一种能检测呼吸或建筑物空气中毒素的小巧轻薄的有机塑料很快将作为便携式、一次性传感设备的基础构件。这是一种监测呼吸中氨的设备,这是肾衰的一个征象。
不同团队的科学家已尝试使用有机半导体进行气体感测，但使用的材料灵敏度不足,不能检测呼吸中的痕量疾病标志物。一组科学家已发现，反应部位不在塑料膜的表面，而是埋其内部。

图片：由有机导电塑料的多孔薄膜制作的传感器能用于便携式、一次性医学检测设备（照片由L. Brian Stauffer, MA提供）。

University of Illinois Urbana-Champaign（Urbana，IL，USA）的生物工程师关注将氨作为肾衰的一个标志物。监测氨浓度的改变能给患者提供早期警示性标记，以提醒医生进行肾功能检查。他们选择的材料对氨有高度反应性，但与其他呼出物没有反应。但是，通过改变传感器的组成，他们能制作出检测其他成分的设备。例如，科学家们发明了一种超灵敏的环境监控器，用于检测甲醛，一种新装修和翻新建筑的室内污染物。
将可调纳米孔（50-700纳米）引入有机半导体薄膜，令其与挥发性有机化合物的反应性增大达一个数量级，而设备的表面积体积比几乎没发生变化。机制研究显示，纳米孔令所处部位直接成为高度反应性部位，无需埋入半导体管的传导通道。纳米孔有机场效应管的高度反应性产生了史无前例的超敏、超快速、选择性化学感测功能，检测水平低于1ppb，可在0.1秒内检出，能在医疗领域广泛应用。
Ying Diao博士，一名助理教授和本研究的首席研究员说，“我们希望能够同时检测多种化合物，就像化学指纹图谱那样。这种设备很有用，因为在疾病状况下，通常会有多种标志物的浓度同时发生变化。通过描绘出化学指纹图谱和了解其变化情况，我们能更准确的指出潜在的健康问题。”本研究已发表于2017年5月2日刊的Advanced Functional Materials（先进功能材料）杂志。

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University of Illinois Urbana-Champaign