2014年02月26日08:24
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东京大学生产技术研究所副教授竹内昌治在2014年2月21日举行的“Trillion Sensors Summit Japan 2014”上，以“BioMEMS开拓的医疗/环境传感器”为题，发表了应用生物原理的传感器和可植入生物体内的微传感器。
生物原理传感器，是利用生物体内的细胞可用特定的分子来进行选择性检测，以区分构造相似的分子的机理开发的。因可检测出极少量的分子，可以应用作诸如通过检测食品的气味，实现检查鲜度和安全性，或是检测自然环境中的有害物质等用途。
东京大学生产技术研究所副教授竹内昌治发表演讲
细胞为双层脂分子组成的膜（脂双层）包覆，膜上存在着一些贯通内外、能与特定分子发生反应的膜蛋白。当膜蛋白上附着特定分子时，膜蛋白将扩展打开孔道，使脂双层内外连通。如果脂双层内外存在电势差，则会有大量的离子流过。因为1个分子会引起约107个离子的移动，所以通过检测这些离子的流动，可以高精度检测到极其微量的分子。
制做这样的传感器需要脂双层，现已开发成功了高效简单的制造方法：在水中滴入脂质，形成单层膜包裹的小液滴，如令两个液滴接触，接触部分便会形成双层膜。然后只需在双层膜上嵌入膜蛋白即可。为了证明这种方法可以在任意地点都能简单制造，竹内还在富士山顶做了在脂双层上嵌入膜蛋白的实验。
除了上述机理，竹内还构思了利用能与特定分子结合的DNA来检测分子浓度的方法，并进行了实验。例如，可以检测到一定浓度的毒品分子等。据称，这类传感器或许在大约10年后实现。
竹内还对未来10年进行了展望，介绍了可植入生物体内的微传感器，可以24小时连续检测血糖等。糖尿病的血糖控制至关重要，现在，血糖1天要检测4～5次，每次都必须用针扎破指尖，采集少量的血液。因此，对无痛又可更连续检测的方法存在需求。
竹内的方法是利用结合葡萄糖分子时会发出荧光的分子，借助凝胶状物质，制成直径约为100μm的微珠，用注射器注入生物体内。荧光强度随血糖变化的情况可在生物体之外观察。但是微珠会随着时间的推移，转移到生物体的某些部位，因此，竹内还想出了利用细纤维固定微珠的方法，无需再检测后只要拔出纤维即可。
竹内还说，不只是血糖，还可24小时检测血压、心率等多想指标，并通过各项指标的相关研究，可更加有效而准确地预防疾病、控制病情。（作者：木崎 健太郎，日经技术在线！供稿）
