研究人員利用現成的元件製造出了一種感測器設備，它不僅成本低廉，而且能快速檢測出32 種不同的病原體，靈敏度與病理實驗室使用的最先進的生物感測器相當。這種新型裝置的應用範圍很廣，從監測癌症療法的效果到預測病毒性疾病的病程，不一而足。

研究人員利用現成的零件製造出了一種成本低、靈敏度高的生物感測器

帶有32 個檢測墊的擴展門可同時檢測32 種病原體

早期診斷疾病對患者和醫生都有好處。它使治療能夠延緩疾病的發展，降低併發症的風險，從而改善長期的健康狀況。德國德勒斯登-羅森多夫亥姆霍茲中心（HZDR）研究實驗室的一個團隊考慮到早期診斷的重要性，利用現成的元件製造出了一種成本效益高、手掌大小的設備，可以同時檢測32 種不同的病原體。

為了製造出這種新型裝置，研究人員借鑒了電子學領域的基本概念，並使用場效電晶體（FET）。場效電晶體利用電場控制半導體中的電流。它有三個元件：源極、閘極和汲極。向閘極表面施加電壓可改變其電位，並控制源極和汲極之間的電流。只有當閘極電壓達到一定閾值時，元件才會”通電”。不同的病原體會產生不同的電位，產生不同的電流。例如，癌細胞產生的電流就與流感病毒不同。電流沒有明顯變化意味著感測器（閘極）表面沒有與疾病相關的生物分子結合，反之亦然。

基於場效電晶體的傳統生物感測器的一個主要缺點是測試表面不能重複使用，使用後需要丟棄整個電晶體，成本高且不太環保。為了解決這個問題，研究人員使用了一個與電晶體閘極相連的獨立電極來測量電位的變化。

這項研究的通訊作者拉里薩-巴拉班（Larysa Baraban）說：「這使我們有機會多次使用晶體管。我們將閘極分離出來，並將其稱為’擴展閘極’–即測試系統的擴展”。

為了進一步改進系統，研究人員創建了一個帶有32 個測試墊的擴展門，能夠檢測多種病原體。

巴拉班說：「我們當然希望這套系統能同時進行多項分析。」這意味著可以同時在每個墊子上對一個樣本進行不同病原體的檢測」。

研究人員用他們的設備檢測白細胞介素-6（IL-6），這是一種在感染和組織損傷時產生的蛋白質。它是免疫系統活化的有效標誌物，在發炎、感染、自體免疫疾病、心血管疾病和某些癌症中都會升高。

“無論是簡單的感冒還是癌症，IL-6 的濃度都會發生變化，”巴拉班說。 “不同的疾病以及疾病的不同階段會產生不同的臨床表現。這就是為什麼IL-6非常適合作為一種標記物。”

他們發現，使用專為研究人員設計的現成奈米粒子試劑盒添加金奈米粒子，可以集中或定位電荷並放大電壓訊號，從而提高設備的靈敏度。測試的靈敏度大大高於在沒有奈米粒子的情況下工作時的靈敏度。

基於場效電晶體的完整生物感測原型照片

他們發現，他們的設備能快速產生結果，其靈敏度和檢測極限（LOD）值可與最先進的基於場效電晶體的生物感測器相媲美。事實上，與實驗室常用來檢測血液中抗體的標準酵素連結免疫吸附試驗（ELISA）方法相比，該設備的LOD值要低得多。

研究人員說，他們的生物感測裝置成本低廉，具有一系列潛在應用，從監測癌症患者免疫療法的進展到預測流感或COVID-19 等病毒性疾病的嚴重程度和病程。

這項研究發表在《生物感測器與生物電子學》雜誌。