超灵敏二维材料传感器通过检测癌细胞电信号诊断早期乳腺癌
2021-11-25 22:01:30   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

人体细胞可以产生独特的电信号。其中一些电信号可能与各类癌症（例如乳腺癌、肺癌、肝癌、脑癌、胰腺癌和前列腺癌等）相关，这意味着这类电信号可作为癌症的早期诊断指标。因此，将上述电信号作为癌症治疗的指标和目标，可能会改善癌症患者的预后。据麦姆斯咨询报道，来自新加坡科技设计大学（SUTD）和新加坡科技研究局（A*STAR）生物信息学研究所（Bioinformatics Institute）的研究团队正在开发一款用于检测乳腺癌细胞的电子生物传感器，其可在这类癌细胞中探测到强电信号。

乳腺癌是全球范围内引发死亡的主要女性疾病。而健康的生活习惯可降低患乳腺癌的风险，如科学饮食、保持乐观以及不吸烟等。尽早识别出有患乳腺癌风险的人群，进行医学干预及相关治疗至关重要。因此，如何检测乳腺癌细胞的电信号引起了生物医学界的关注，从而引发了广泛的传感解决方案（如电子生物传感器）的研究与开发。当前，传统的生物传感方法可能需要大量癌细胞才能成功检测出。因此，需要一个用于乳腺癌早期诊断的低癌细胞数量检测方法。

新加坡的研究团队开发了一款用于检测乳腺癌细胞的超灵敏二维材料传感器。这款传感器能够检测到创纪录的低数量癌细胞发出的电信号。

这是首次使用二维材料来识别乳腺癌细胞发出的电信号。二维材料，是指电子仅可在两个维度的纳米尺度上自由运动（平面运动）的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱。由于其独特的电子特性，它们在各领域引起了广泛关注。

新加坡科技设计大学助理教授、首席研究员Desmond Loke博士表示：“二维材料是最近活跃的研究主题，获得广泛应用，包括生物传感领域。在该项研究中，我们将二硫化钼（MoS₂）纳米薄膜与电流相结合，为生物传感领域带来了一系列新的可能性。”

具有癌症脂质双层的二硫化钼纳米薄膜的计算机模拟

基于计算机模拟的结果，研究人员发现，嵌入二维材料引发癌细胞膜的破裂和二维材料薄膜的最终角度导致了电阻的增加。由于电流沿二维材料薄膜流动，因此二维材料薄膜的倾斜会扰乱沿细胞膜的电流流动。此外，提取的细胞膜成分可能会增加纳米薄膜和细胞膜之间的电阻，起到绝缘作用，阻碍电流流动。

“我们发现，该传感器检测到电信号所需的癌细胞数量与传统电子传感器相比减少近70%。”Desmond Loke博士评论道。

“我们的研究为开发用于检测乳腺癌细胞的新型传感器提供了一种方法。此外，这种灵敏的检测方法可以提高乳腺癌患者的生存机会。”Desmond Loke博士补充说。

检测系统配置及二硫化钼表征

参与该项研究的其他研究人员分别是来自新加坡科技设计大学的Sophia Chan、Denise Lee、Maria Meivita、Lunna Li和Natasa Bajalovic，以及来自新加坡科技研究局生物信息学研究所的Yaw-Sing Tan。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/NA/D1NA00614B

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《传感器技术和市场趋势-2020版》

《癌症诊断初创公司调研-2020版》