後方來自 布朗大學 已經開發出一種新型生物芯片傳感器，可以選擇性地測量濃度 葡萄糖 在類似的複雜解決方案中 人類唾液。 這一進步是邁向一個重要的一步 設備 這將使人們與 糖尿病 測試他們的血糖水平而不抽血。

新芯片使用了一系列特定的 化學反應 結合等離子乾涉測量法，一種使用光檢測化合物的化學特徵的手段。 該設備足夠靈敏，可以檢測到葡萄糖濃度的差異，這一差異在採樣體積中僅為幾千個分子。

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“我們已經證明了測量唾液中典型葡萄糖濃度所需的靈敏度，通常比血液中的葡萄糖濃度低100倍，”領導該研究的布朗工程助理教授Domenico Pacifici說。 “現在我們能夠以極高的特異性做到這一點，這意味著我們可以將葡萄糖與唾液的背景成分區分開來。” 這項新研究在6月號Nanophotonics雜誌的封面文章中有所描述。 生物芯片由一塊1英寸見方的石英片製成，上面塗有一層薄薄的銀。 在銀中蝕刻的是數千個納米級干涉儀 - 每側都有凹槽的微小狹縫。 凹槽寬度為200納米，狹縫寬度為100納米 - 比人類頭髮薄1,000倍。 當光照射在芯片上時，凹槽會在銀中產生一股自由電子 - 表面等離子體激元 - 向狹縫傳播。 那些波干擾穿過狹縫的光。 然後，靈敏探測器測量凹槽和狹縫產生的干涉圖案。
當液體沉積在芯片上時，光和表面等離子體振子波在它們相互干擾之前通過該液體傳播。 這根據液體的化學組成改變了檢測器拾取的干涉圖案。 通過調整凹槽和中心狹縫之間的距離，可以對乾涉儀進行校準，以檢測特定化合物或分子的特徵，在極小的樣品體積內具有高靈敏度。 在2012發表的一篇論文中，布朗團隊表示，生物芯片上的干涉儀可用於檢測水中的葡萄糖。 然而，選擇性檢測複雜溶液如人唾液中的葡萄糖是另一個問題。

“唾液含水量約為99％，但是1百分比不是水，而是出現問題，”Pacifici說。 “有些酶，鹽和其他成分可能會影響傳感器的響應。 通過本文，我們解決了傳感方案的特殊性問題。“
他們通過使用染料化學來創建可追踪的葡萄糖標記。 研究人員向芯片添加了微流體通道，以引入兩種能夠以特定方式與葡萄糖反應的酶。 第一種酶葡萄糖氧化酶與葡萄糖反應形成過氧化氫分子。 然後該分子與第二種酶辣根過氧化物酶反應生成稱為resorufin的分子，其可以吸收和發射紅光，從而使溶液著色。 研究人員然後可以調整干涉儀尋找紅色resorufin分子。
“反應以一對一的方式發生：葡萄糖分子產生一分子的試鹵靈，”Pacifici說。 “因此，我們可以計算溶液中的試鹵靈分子的數量，並推斷最初存在於溶液中的葡萄糖分子的數量。”
該團隊通過在人工唾液中尋找葡萄糖來測試其染料化學和等離子體干涉測量的組合，人造唾液是水，鹽和酶的混合物，類似於真正的人類唾液。 他們發現他們能夠以極高的準確性和特異性實時檢測試鹵靈。 他們能夠檢測到每升0.1微摩爾葡萄糖濃度的變化 - 10乘以單獨的干涉儀可以達到的靈敏度。
Pacifici說，下一步工作是開始在真人唾液中測試該方法。 最終，研究人員希望他們能夠開發一種小型自給式裝置，可以為糖尿病患者提供無創監測葡萄糖水平的方法。
還有其他潛在的應用。
“我們現在正在校準這種胰島素裝置，”Pacifici說，“但原則上我們可以正確地修改這種'等離子體比色皿'傳感器，以檢測任何感興趣的分子。”
Pacifici表示，它可用於檢測空氣或水中的毒素，或用於實驗室監測傳感器表面實時發生的化學反應。

等離子體干涉儀可以檢測水中的葡萄糖分子。 檢測複雜流體中的葡萄糖更具挑戰性。 控制溝槽之間的距離並在葡萄糖分子上使用染料化學可使研究人員測量葡萄糖水平，儘管1百分比唾液不是水。

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信用：圖片由布朗大學提供