《芯片实验室可以监测健康,细菌和污染物》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2017-06-18
  • 罗格斯工程师发明了一种称为芯片实验室的生物传感器技术,可用于手持式或可穿戴式设备,以监测您的健康和暴露于危险的细菌,病毒和污染物。

    新不伦瑞克罗格斯大学电气与计算机工程系助理教授Mehdi Javanmard:“这在个性化医疗或个性化健康监测方面非常重要。我们的技术可以实现真正的芯片实验室,我们正在谈论的是USB闪存驱动器的大小,或者可以集成到苹果手表或Fitbit上的东西。”

    该研究的资深作者Javanmard说,该技术涉及电子条形码微粒,为他们提供了识别它们的条形码,可用于测试健康和疾病指标,细菌和病毒以及空气和其他污染物。

    近几十年来,关于生物标志物 - 健康和疾病指标(如蛋白质或DNA分子)的研究已经揭示了人类疾病背后的分子机制的复杂性质。

相关报告
  • 《智能贴片结合实时健康监测和药物递送》

    • 来源专题:新药创制
    • 编译者:杜慧
    • 发布时间:2025-03-14
    • 由Kyung-In Jang教授领导的韩国DGIST研究团队开发了一款智能贴片,能够进行实时生物特征信号监测和药物输送。这款贴片通过折叠结构将各种传感器和一个药物输送系统集成到单一单元中,实现了心血管健康的实时监控,并在必要时立即给药。研究团队预计这项技术将在多个医学领域得到广泛应用,包括血糖管理、疼痛缓解和慢性病治疗。 该研究成果发表在《自然通讯》杂志上。 随着社会的老龄化趋势加剧,个性化医疗保健的重要性日益凸显,人们对能够实现实时健康监测和即时治疗的可穿戴医疗设备的兴趣也在增加。然而,现有的可穿戴设备通常只能提供生物特征信号检测或药物输送功能之一,在将多种功能整合到薄而稳定的结构方面存在局限性。 为克服这些限制,Kyung-In Jang教授的团队设计了一款智能贴片,集成了电气和光学生物特征信号传感器、药物输送系统以及无线通信模块于一个可折叠结构中。这款贴片能够基于实时生物特征信号自动输送药物,实现根据用户的健康状况量身定制的个性化治疗。 研究团队通过实时生物特征信号测量和药物输送实验验证了智能贴片的性能。实验结果显示,成功实现了心电图和血流的实时监测,以及对心率变异性及脉搏传输时间的准确分析。此外,团队还基于收集到的生物特征信号成功实现了自动化药物输送功能。 Kyung-In Jang教授表示:“本研究开发的智能贴片将生物特征信号测量与药物输送整合到了一个系统中,具有广泛应用于血压控制、血糖管理、疼痛缓解和慢性病治疗等各类医学领域的高度适用性。它能够实现实时、个性化的治疗。”
  • 《新型“芯片实验室”可以同时测试数千个干细胞》

    • 来源专题:广东省干细胞与组织工程技术路线图信息服务平台
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2019-08-29
    • 芝加哥大学(University of Chicago)分子工程系的研究人员开发出一款新型“芯片实验室”,能够在一周时间内检测数千个单独的活细胞,如果在实验室中进行则需要花100万个步骤才能完成。 这款信用卡大小的微流控装置不仅节省了时间和成本,还能够帮助我们了解单个干细胞对不同分子和环境的反应。 当研究人员检查设备上的神经干细胞并进行数据分析时,他们发现了几个新规则,这些规则决定了导致细胞分化或自我更新所需的时间和信号序列。该发现有可能对理解大脑发育或对用免疫疗法治疗的患者产生影响。 该研究成果于4月3日刊载在《科学》综合类子刊《科学进展》(Science Advances)杂志上,论文主要作者兼副教授Savas Tay表示,“我们希望开发出一款微流控装置,能够以自动化、高通量的方式,对单个细胞进行分选、成像和培养。我们实现了这一目标,现在我们能够了解到干细胞是如何做决定的,这是非常令人兴奋的。” 开发出一种研究细胞的新方法 我们体内的细胞会不断响应不同的信号和环境变化。例如,在干细胞中,不同时间点接收到的信号决定了该细胞如何选择它将发育成什么样的细胞。一个信号可能导致干细胞分化成另一个细胞,而另一个信号则可能导致它保持其形态。 研究人员目前无法在体内单个细胞上研究这些信号分子。这类分析可以通过实验室中昂贵且耗时的实验完成,但是它们终究无法测试所有可能的结果。 具有微腔、微通道和微阀的微流控装置为研究人员提供了一种更快速、自动化的方法来研究细胞中的反应。但是这些装置提供的腔室数量有限,意味着研究人员只能用单个细胞测试一定数量的情况,并且无法使细胞保持长期活性以进行长时间研究。 找到一种可以使“娇气”的细胞存活的方法 Tay和他的合作者试图改变上述状况。他们设计了一款远高于同类产品拥有1500个自动化腔室的微流控装置,其它同类装置的腔室一般小于100个。该装置还可以进行若干任务,如细胞刺激、培养、成像和分选,这些任务之前都需要在单独的装置中进行。它可以以不同的模式培养细胞,意味着它可以同时检测不同类型的细胞。 并且,由于采用了将培养基扩散到细胞培养物中的新技术,该装置可以使细胞活性保持得更长久。通常,为了保持细胞活性,研究人员必须每隔几个小时更换一次维持细胞生存的培养基。这种变化会震动到细胞,经过几次冲击后,细胞就会死亡。研究人员的新技术将介质扩散到细胞室内,这是一种不会对细胞产生冲击的更为温和的过程。 在该装置的首次实验中,研究人员研究了不同的信号分子如何影响小鼠神经干细胞。该实验产生了数百万个数据点,因此Tay与芝加哥大学医学和遗传学系的教授Andrey Rzhetsky合作,对大数据集进行了机器学习分析。 他们发现某些信号组合会协同合作以导致细胞分化,而其他分子则会停止这一过程。时间对信号而言也至关重要。研究人员发现,如果在正确的时间输送分子,它可以改变干细胞从分化到自我更新的进程。 Tay解释道,“信号的某些顺序是高度优化的,并且信号的确切时间也非常重要。以前没有办法动态监测这些细胞,因此找到并理解其中的原理是非常令人兴奋的。” 接下来,研究人员希望利用该装置研究类器官——来源于干细胞的组织培养物,将它们像微小的器官一样组织起来。 最终,像这样的装置可用于免疫疗法等领域,患者自身的免疫系统受到刺激后能够有助于对抗疾病。患者的干细胞可以被移除,将其置于微流控装置中并给予正确的分子组合,将它们培养成某种特定的谱系,然后将其放回体内。 Tay表示,“我们希望将该装置用于解决细胞生物学中的各种问题。” 论文其他作者包括Tay实验室的前博士后研究员Ce Zhang和Hsiung-Lin Tu,Rzhetsky实验室的博士后研究员Gengjie Jia,以及巴塞尔大学(University of Basel)的Verdon Taylor和Tanzila Mukhtar。(生物谷Bioon.com)