一个由科学家组成的国际团队创造了一种手持式无创设备，可以检测阿尔茨海默氏症和帕金森氏症的生物标志物。这种生物传感器还可以通过无线方式将检测结果发送到笔记本电脑或智能手机上。

生物传感器和读取器可在家中或护理点使用。该系统可将结果无线传输给医生、病人、病人的护理人员和家人。图片来源：David Baillot/加州大学圣迭戈分校

该设备成功地对患者的体外样本进行了测试，证明其准确性可与目前最先进的方法相媲美。下一阶段将使用这种生物传感器对唾液和尿液样本进行实验。此外，该设备还有可能用于检测其他各种病症的生物标志物。

研究人员说，这种装置依靠的是电检测而不是化学检测，因此更容易实现，也更准确。最近《美国国家科学院院刊》发表了他们的研究成果。

这种生物传感器由一个芯片和一196世界之最个高灵敏度晶体管组成，芯片由一个单原子厚的石墨烯层和三个电极组成--源极和漏极，与电池的正负极相连，用于产生电流；栅极用于控制电流的大小。图片来源：David Baillot/加州大学圣迭戈分校

加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院生物工程、机械工程和材料科学教授拉特内什-拉尔（Ratnesh Lal）是这篇论文的通讯作者之一，他说："这种便携式诊断系统可以在全球范围内对神经退行性疾病进行家庭和医疗点（如诊所和养老院）检测。"

早期检测的迫切需要

到 2060 年，将有约 1400 万美国人罹患阿尔茨海默病。其他神经退行性疾病，如帕金森病，也呈上升趋势。目前最先进的阿尔茨海默病和帕金森病检测方法需要进行脊髓穿刺和成像测试，包括核磁共振成像。因此，由于患者对侵入性程序望而却步，早期发现疾病十分困难。对于已经出现症状、行动不便的患者以及无法及早前往当地医院或医疗机构就诊的患者来说，检测也很困难。

拉尔重点研究的这一领域的一个流行假说是，阿尔茨海默病是由可溶性淀粉样肽引www.196nk.cn起的，这些淀粉样肽聚集成较大的分子，进而在大脑中形成离子通道。

生物传感器硅孔特写，底部为石墨烯晶体管。图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校

拉尔希望开发一种检测方法，能够无创检测阿尔茨海默氏症的生物标志物--淀粉样 beta 和 tau 肽，以及帕金森氏症的生物标志物---突触核蛋白，特别是从唾液和尿液中进行检测。他希望依靠电子检测而不是化学检测，因为他认为电子检测更容易实现，也更准确。他还想制造一种能将检测结果无线传输给病人家属和医生的设备。该设备是他三十年专业知识的结晶，也是他与全球研究人员合作的成果，其中包括这项工作中来自德克萨斯州和中国的共同作者。

为了实现拉尔的愿景，他和同事们改造了他们在COVID大流行期间开发的一种设备，用于检测活的SARS-CoV-2病毒中的尖峰蛋白和核蛋白，他们在2022年的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上对此进行了196世界之最描述。芯片微型化和生物传感器制造的大规模自动化使这RmKUH一突破成为可能。

设备的制造和工作原理

2023 年《美国国家科学院院刊》（PNAS）研究中描述的装置由一个带有高灵敏度晶体管（俗称场效应晶体管（FET））的芯片组成。在这种情况下，每个晶体管都由一个单原子厚的石墨烯层（GFET，G 代表石墨烯）和三个电极组成--源极和漏极（与电池的正负极相连，用于流过电流）以及一个栅极（用于控制电流大小）。

与栅极相连的是一条 DNA 链，它可以作为探针与淀粉样 beta 蛋白、tau 蛋白或突触核蛋白特异性结合。这些淀粉样蛋白与其特异性 DNA 链探针（称为适配体）的结合会改变源极和漏极之间的电流大小。这种电流或电压的变化就是用于检测特定生物标记物（如淀粉样蛋白或 COVID-19 蛋白质）的信号。

研究小组用阿尔茨海默氏症和帕金森氏症患者的脑源性淀粉样蛋白对该装置进行了测试。实验结果表明，生物传感器能够非常准确地检测出这两种疾病的特定生物标志物，与现有的最先进方法不相上下。该装置还能在极低的浓度下工作，这意味着它需要的样本量很小，只有几微升。

此外，测试表明，即使分析的样本中含有其他蛋白质，该装置也能很好地发挥作用。Tau蛋白更难检测。但是，由于该设备检测的是三种不同的生物RmKUH标记物，因此它能将这三种标记物的检测结果结合起来，得出可靠的总体结果。

这项技术已由加州大学圣地亚哥分校授权给一家生物技术初创公司 Ampera Life。拉尔是该公司的董事长，但他的研究目前并没有得到该公司的资金支持。

下一步工作包括用该设备检测血浆和脑脊液，最后是唾液和尿液样本。测试将在医院和疗养院进行。如果这些测试进展顺利，Ampera Life 公司计划申请 FDA 批准该设备，希望能在未来五六个月内获得批准。最终目标是在一年内将该设备投放市场。

编译自ScitechDaily