研究人员创造了新的光学生物传感器来检测癌症

生物传感器是重要的诊断设备，必须快速、廉价且易于使用。如果生物传感器紧凑且自主，那么从医生到患者自己的任何人都可以使用它们，这也是有益的。大多数光学生物传感器需要多种光色(如彩虹)才能可靠运行。

对大范围光线的需求使得传感器体积庞大、价格昂贵且更加复杂。当今可用的大多数生物传感器都需要光谱仪从每种光色中提取最精确的数据，从而限制了它们的使用。EPFL 的科学家们引入了一个新概念，该概念允许单一光色作为简单的成像检测器运行。尽管只使用单一颜色的光，但该系统提供了极其准确的生物传感信息，就好像整个彩虹色的光都照亮了传感器。

新的生物传感器使用两种特定功能，包括纳米光子学和数据科学技术。芯片本身由硅制成的纳米结构构成。纳米结构硅表面具有 100 nm 量级的特征，可以更有效地将光捕获在生物样品/芯片界面上。这使得生物传​​感器对生物标志物的存在极其敏感，从而导致入射光特征的明显变化。

该特征是被称为光强度的收集光“量”的变化。通常，相机连续接收穿过生物芯片的光，以从生物芯片获取具有超过数百万个图像像素的强度信息的图像。附着在生物芯片上的纳米结构上的生物标志物和强度变化图像是根据每个像素的诱导强度变化以非常高的分辨率编译的。

研究人员利用数据科学技术结合预先记录的性能图来处理来自大量像素的光强度信息。系统会考虑每个像素的效率，并以集体方式调整其对最终读数的贡献。研究人员将这个过程比作在收到一组专家的意见后，通过仔细权衡他们对该领域的知识，得出一个可靠的结论。

该项目的科学家创建了一个演示，使用新的生物传感器进行癌症诊断来检测肿瘤外显子组，这是早期癌症生物标志物。该团队确定，基于图像的生物传感器可以在广泛的检测范围内实时监测乳腺癌外显子组，使其在临床上与健康和患病个体相关。

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