一种能够检测和诊断疾病的微芯片

在面临多种健康威胁的当今社会，对快速、可靠且易于使用的家庭诊断测试的需求尤为迫切。针对这一需求，一种能够检测空气中微量病毒或细菌的微芯片应运而生。

美国纽约大学坦顿工程学院的一项新研究展示了这种微芯片的开发和大规模生产潜力。该芯片不仅可以从咳嗽或空气样本中识别多种疾病，还能显著提高检测效率。

这种创新技术依赖于场效应晶体管（field-effect transistors，FET）——一种微型电子传感器，可以直接检测生物标志物并将其转化为数字信号。与传统基于颜色变化的化学诊断方法（如家庭验孕测试）相比，这种方法速度更快，可同时检测多种疾病，并能即时将结果传输给医疗服务提供者。

近年来，FET生物传感器的检测能力取得了突破性进展，其检测灵敏度已达到飞摩尔级别（千万亿分之一摩尔）。这一进展得益于纳米线、氧化铟和石墨烯等纳米材料的结合。然而，这类传感器在同一芯片上同时检测多种病原体或生物标志物时仍面临巨大挑战。现有的定制方法（如在FET表面滴铸生物受体）缺乏满足复杂诊断任务所需的精度和可扩展性。

热扫描探针光刻技术（tSPL）是一项可能解决这些问题的突破性技术。该技术能够对芯片表面的聚合物涂层进行精确化学图案化，使单个FET能够结合不同的生物受体（如抗体或适体），分辨率高达20纳米。这与现代先进半导体芯片中晶体管的尺寸相当。通过这种方法，基于FET的传感器可以在单个芯片上实现对多种病原体的高灵敏度检测，极大拓宽了其应用前景。

这项研究已发表在《纳米级皇家化学学会》（Royal Society of Chemistry in Nanoscale）杂志上。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）