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2024-05-05 05:29

纳米大小的实验室可以检测污染物、疾病和生物武器

几个世纪以来,动物一直是我们抵御毒素的第一道防线。

煤矿里的金丝雀是有毒气体的活监测仪。科学家们用鱼来检测水中的污染物。然而,即使有了现代的进步,检测一种致命的化学物质或有机体也可能需要几天的时间。

直到现在。特拉维夫大学(Tel Aviv University)的研究人员致力于纳米技术的微型化世界,在污染物检测方面取得了巨大的——而且是人道的——飞跃。

由TAU工程学院副院长Yosi Shacham-Diamand教授领导的团队开发了一个纳米级实验室,配有微观工作台,可以实时测量水质。他们的“芯片实验室”将生物学与纳米技术的尖端能力结合起来,在保护水免受污染和生物恐怖主义威胁方面取得了突破。

Shacham-Diamand教授说:“我们已经开发了一个平台——本质上是一个微型的、四分之一英寸见方的‘实验室’——利用基因工程细菌,当水中出现压力源时,这些细菌会发光。”小芯片上的设备可以帮助检测细菌产生的非常微小的光水平。

Shacham-Diamand教授说:“我们的系统不是用动物来帮助检测供水的威胁,而是基于塑料芯片,它更人性化,更快,更敏感,更便宜。”

微型芯片实验室提高准确性

Shacham-Diamand教授说:“基本上,我们的‘芯片实验室’系统是一个创新的进步。”“这是一个巧妙的纳米级平台,旨在从生物事件中获取信息。我们的解决方案可以以前所未有的精度监测水。但作为一个平台,它也可以用于无限的目的,比如研究干细胞疗法或治疗癌症。”

根据已发表的文献,特拉维夫大学是世界上率先提出“芯片实验室”概念的前五所大学之一。纳米实验室可用于评估几种具有实际应用的生物过程,如水中的微生物、干细胞或乳腺癌的发展。Shacham-Diamand教授活跃的实验室小组大约每个月在该领域发表一篇重要论文,最近一次发表在该杂志上。

特拉维夫大学与其他以色列科学家合作,目前正在建设其水测试小型实验室,并将其商业化,以测量和监测基因工程细菌对水中大肠杆菌等污染的反应。以色列各地的城市都表达了对这项技术的兴趣,夏威夷州也是如此。

但其他用途也在探索中。在美国国防计划局(DARPA) 300万美元的资助下,这种新型芯片实验室可能成为一种防御武器,保护美国免受生物战的侵害。沙查姆-戴蒙德教授说,他的系统还可以进行修改,以应对化学威胁和污染。通过这里和那里的一些调整,它可以在检测到新的威胁时进行更新。

Shacham-Diamond教授的研究也引起了世界各地癌症研究人员的兴趣。他最近在世界癌症会议上向400名医生发表讲话,这些医生正在寻找新的设备来测量和监测癌症和药物。“他们需要像特拉维夫大学实验室那样的芯片传感器。这是一个热门话题,”沙查姆-戴蒙德教授说。