最近，发表在国际杂志Nature Communications上，来自西蒙弗雷泽大学等机构的科学家们通过研究开发出了一种用于筛查阿尔兹海默病和其它疾病的新型生物传感器。

  这种传感器的工作原理是检测一类特殊的小蛋白质，称为肿瘤坏死因子-α (TNF-α)，它与体内的炎症有关。这些细胞因子的异常水平与许多疾病有关，包括阿尔茨海默氏症、癌症、心脏病、自身免疫性疾病和心血管疾病。

  TNFα可以作为一种生物标志物，一种可以指示身体健康状态的可测量特征。COVID-19引发了一种称为细胞因子风暴的炎症反应，有研究表明，细胞因子抑制剂可能是一种有效的治疗方法，可以提高患者的生存机会。

  研究人员Michael Adachi说，他们的目标是开发出比现有方法侵入性更小、成本更低、使用更简单的传感器。研究人员开发的传感器很小，可以放在医生的办公室里，可以帮助诊断多种不同的疾病，包括人类的阿尔茨海默病。

  目前，已有一些成熟的检测体内生物标志物蛋白的方法，如ELISA检测和质谱分析，但这些技术都存在一些缺点。目前的这些方法都很昂贵，需要将样品送到实验室进行研究，而且往往需要等待1天或更长时间才能得到结果。这种新型生物传感器非常敏感，它可以帮助检测非常低浓度(10 fM)的TNFα，远低于健康血液样本中通常发现的200到300 fM的水平。

  目前阿尔茨海默氏症的筛查测试包括确定个体是否有症状的问卷调查、脑成像或脊髓穿刺，其中包括测试潜在患者脑脊液中的生物标志物蛋白。研究人员已经完成了早期概念验证阶段，并证明双电极二极管传感器可以在实验室中有效监测TNF-α，他们计划在临床试验中验证生物传感器，以确保它可以有效地检测含有各种不同干扰蛋白和其他物质的血液样本中的目标生物标志物蛋白。

  研究人员表示，他们还需要确保每个传感器都具有与他们试图预测或检测的浓度完全相同的允许偏差，这才是真正的挑战。该传感器依赖于用于研究其二维特性的半导体的性质，二硫化钼(MoS2)是一种与普通半导体、硅或砷化镓(GaAs)具有不同性质的化合物，后者应用更广泛，更容易研究和理解。基本上，研究人员在传感区域有一个半导体，当目标蛋白质与传感器相互作用时，它会改变电流输出，通过测量这种变化，他们可以确定体液中存在的蛋白质的浓度。

  研究人员使用了一类被称为二维材料的纳米材料，这种材料的原子厚度足够薄，可以充当传感层。DNA序列被称为适体，也可以应用于二维材料。一旦将生物标记蛋白引入传感器表面，它们会引起电学性质的微小变化，通过观察传感层的电输出，研究人员可以确定这些生物标记蛋白在简单溶液中的浓度。

  本文的结果表明，研究人员开发的二极管传感器的主要优势是其简单的制造工艺和电气读数，因此它可能用于未来快速易用的诊断工具的开发。