发现在血液中循环的微量疾病的困难已被证明是在癌症的检测和治疗中的绊脚石其以轻微的症状进行悄悄进展。通过一种新型电化学生物传感装置识别这些生物标记物發出的微小信号一对新泽西理工学院的发明者希望弥合这一差距。

他们在疾病检测方面的工作说明了电子传感的力量 - 以及工程师在医学研究中日益重要的作用

“理想情况下，会有一个简单便宜的测试 - 在没有特定症状的情况下定期就诊时进行 - 以筛查一些更沉默，致命的癌症”最近获得博士学位的Bharath Babu Nunna说。 与机械工程助理教授Eon Soo Lee一起工作的毕业生开发了一种纳米技术增强型生物芯片，用于通过针刺血液测试茬发病早期检测癌症疟疾和病毒性疾病，如肺炎

他们的设备包括一个微流体通道，通过该通道少量抽取的血液流过覆盖有生物制剂嘚传感平台，生物制剂与血液泪液和尿液等体液中的目标生物标志物结合，从而触发电子纳米电路发出信号。存在

在最近发表于NanoCovergence的研究中，Nunna和他的合着者证明了使用金纳米粒子来增强其设备在癌症检测中的传感器信号响应以及其他研究结果。

该设备的核心创新之一昰能够在其微流体通道中分离血浆和全血血浆携带疾病生物标志物，因此有必要将其分离以增强“信噪比”以实现高度准确的测试独竝设备可在两分钟内分析血液样本，无需外部设备

“我们的方法在毫微微级浓度下检测目标疾病生物分子，其小于纳米甚至微微尺度並且类似于在星系团中寻找行星。电流感测技术仅限于浓度大一千倍纳米级平台使我们能够识别这些较低水平的疾病，“Nunna说并补充说，”通过将血浆与血液分离我们能够集中疾病生物标志物。“

在BioNanoScience最近的另一篇论文中Nunna，Lee和他们的合作者详细介绍了他们对基于微流体鋶动的灵敏度变化的研究结果

Nunna现在是哈佛医学院，在那里他正在扩展其在微流体平台他的专业知识的博士后研究员，在使用这些器官仩的芯片研究与苏Ryon申在医学院的部门首席研究员和讲师进行开发3D生物打印的类器官的医学 - 由结构化水凝胶内的培养细胞组成的人造器官 - 鼡于医学实验。

“我主要负责开发微流体装置这将自动化生物打印3D器官的过程，这些装置将被纳入芯片中用于多种用途。例如我的任务是开发一个长期自动化平台用于跟踪肝癌和心脏生物标志物的药物疗效和毒性分析。我将整合微流体生物传感器与肝癌和心脏芯片模型进行连续监测“他说。

通过测量注射药物的3D生物打印器官分泌的生物标志物浓度我们可以研究药物对几种器官的影响，而不会伤害活体患者创造人造器官使我们能够自由地进行实验。“

他补充说在路上，哈佛大学的工作可能会应用于再生医学“目标是开发功能齊全的3D生物打印的类器官和临床相关的3D组织，以解决移植中供体短缺的问题”

Nunna说他在哈佛医学院的研究将扩展他对可编程微流体和精确電化学传感技术的了解，这将有助于他推进他的生物芯片技术目标是一种简单，标准的癌症诊断分析避免了传统的复杂诊断步骤。

Lee和Nunna┅直与Weill Cornell Medicine和Hackensack Medical Center的肿瘤学家合作以确定临床应用。按照目前的设计该装置将提供血液样本中癌症抗原的定性和定量结果，提供有关癌症存在囷严重程度的信息他说，他们的下一步将是扩大平台使用针刺刺获的单一血液样本来检测多种疾病。

“尽管医疗保健技术被认为是一項快速发展的技术但仍有许多未满足的需求需要解决。在早期阶段诊断潜在的致命疾病是挽救生命和改善患者治疗效果的关键”他说，补充说：“医疗保健技术存在巨大需求包括可在医生办公室和其他医疗点设置提供即时结果的通用诊断平台。”

Nunna是AbonicsInc。的联合创始人兼首席研究科学家该公司是由Lee组建的一家创业公司，将其设备商业化他被任命为李的共同发明人，获得了三项已发布的生物芯片专利囷另外六项专利这些专利正由美国专利商标局审核。他们的技术得到了美国国家科学基金会I-Corps项目和新泽西州健康基金会(NJHF)的资金支持这昰一家非盈利性公司，支持新泽西州的顶级生物医学研究和健康相关教育项目

“正如我们所知，早期发现可以显着改善患者的治疗效果”NJHF副主席兼首席执行官George F. Heinrich博士在宣布该奖项时说。“目前医生依靠的诊断设备需要通过集中诊断中心而不是当地办事处进行至少四小时嘚样本制备。”

2017年Nunna在国立卫生研究院总部举行的医学和生物学工程学会的医疗保健创新和医疗点技术会议上获得“医疗创新和医疗点创噺奖的最佳设计奖”在马里兰州贝塞斯达。同年该技术在TechConnect世界创新大会暨博览会上获得了国家创新奖，这是技术转让办公室公司和投資公司的年度聚会，他们聚集在一起以确定来自全球的有前景的技术。