东京大学生产技术研究所副教授竹内昌治发表演讲

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。

生物原理传感器利用生物体内细胞能够选择性检测特定分子的机制，区分结构相似的分子。由于能够检测极微量的分子，这类传感器可用于检测食品气味以评估新鲜度和安全性，或检测自然环境中的有害物质。

细胞由双层脂分子组成的膜（脂双层）包裹，膜上存在贯通内外、能与特定分子反应的膜蛋白。当膜蛋白上附着特定分子时，膜蛋白会打开孔道，使脂双层内外连通。若脂双层内外存在电势差，则会有大量离子流过。由于1个分子可引起约10^7个离子的移动，通过检测这些离子流动，可以高精度检测极微量分子。

制造此类传感器需要脂双层，现已开发出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，令两个液滴接触，接触部分便形成双层膜，然后嵌入膜蛋白即可。为证明该方法可在任意地点简单制造，竹内还在富士山顶进行了在脂双层上嵌入膜蛋白的实验。

除上述机理外，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，可检测一定浓度的毒品分子。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24小时连续检测血糖等。糖尿病患者的血糖控制至关重要，目前血糖一天需检测4～5次，每次必须用针扎破指尖采集少量血液。因此，对无痛且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体外观察。但微珠会随时间推移转移到生物体某些部位，因此竹内还提出了利用细纤维固定微珠的方法，检测后只需拔出纤维即可。

竹内表示，除了血糖，还可24小时检测血压、心率等多项指标，通过各项指标的相关研究，可更有效、准确地预防疾病和控制病情。（作者：木崎健太郎，日经技术在线！供稿）