研究人員發明了一種新的納米光學生物傳感器 可用來檢測癌癥

生物傳感器是重要的診斷設備，必須是快速、廉價和易于使用的。如果生物傳感器外形緊湊，可自主操作，那么從醫生到病人本身都可以使用，這樣一來價值就非常高。大多數光學生物傳感器需要寬范圍的光色作為基礎（像彩虹一樣）才能可靠地運行，對寬范圍光色的需求使傳感器變得笨重、昂貴和更加復雜。

今天的大多數生物傳感器需要一個光譜儀來從每種光色中提取最精確的數據，從而限制了它們的使用。EPFL的科學家們提出了一個新的概念，允許單一的光色作為一個簡單的成像檢測器來操作。盡管只使用單一顏色的光，但該系統提供了極其精確的生物感應信息，就像整個彩虹色的光照亮了傳感器一樣。

新的生物傳感器使用了兩種特定的功能，包括納米光子學和數據科學技術。芯片本身是由硅制成的納米結構構建而成。納米結構硅表面具有100納米左右的特征，可以更有效地在生物樣品/芯片界面上捕獲光線。這使得生物傳感器對生物標志物的存在極為敏感，導致入射光特征的明顯變化。

該特征是被稱為光強度的收集光的 "量"的變化。通常情況下，照相機連續接收通過生物芯片的光，從生物芯片上獲取數百萬圖像像素的強度信息。附著在生物芯片上的納米結構上的生物標記物和強度變化圖像是由每個像素的誘導強度變化以非常高的分辨率編制而成。

研究人員利用數據科學技術與預先記錄的性能圖相結合，處理來自大量像素的光強度信息。該系統考慮每個像素的效率，并以集體方式調整其對最終讀數的貢獻。研究人員將這一過程比喻為在收到一群專家的意見后，通過仔細權衡他們在該領域的知識，做出一個可靠的結論。

該項目的科學家們創建了一個演示，使用新的生物傳感器進行癌癥診斷，檢測腫瘤外顯子，這是早期癌癥的生物標志物。該團隊確定，基于圖像的生物傳感器可以在廣泛的檢測范圍內實時監測乳腺癌外顯子，使其對健康和生病的人都具有臨床意義。