文/陳根

癌症的早期診斷能在極大程度上改善患者的治療和愈後康復。其中，活檢和篩查則是當前找出血液中腫瘤標誌物最常用、最精確的手段。但是這一過程通常較為昂貴且耗時，因為血樣必須送到中心實驗室進行分析，並且，對患者而言，取樣過程也會造成創傷和痛苦。

在這樣的背景下，生物感測器的出現為癌症檢測提供了更便宜、更快速、更隱蔽的新選擇。生物感測器，顧名思義，是對於生物物質敏感，能夠將濃度轉換為電訊號進行檢測的感測器裝置。

生物感測器由識別元件即固定化的生物敏感材料（包括酶、抗體、抗原、微生物、細胞、組織、核酸等生物活性物質）、適當的理化換能器（如氧電極、光敏管、場效電晶體、壓電晶體等等）及訊號放大裝置構成的分析工具或系統組成。

然而，大多數用於監測癌症的光學生物感測器需要寬範圍的光色作為基礎才能可靠地執行，對寬範圍光色的需求使感測器變得笨重、昂貴和更加複雜。現在，EPFL的科學家們提出了一個新的概念，允許單一的光色作為一個簡單的成像檢測器來操作。

新的生物感測器使用了兩種特定的功能，包括奈米光子學和資料科學技術。晶片本身是由矽製成的奈米結構構建而成。奈米結構矽表面具有100奈米左右的特徵，可以更有效地在生物樣品/晶片介面上捕獲光線。這使得生物感測器對生物標誌物的存在極為敏感，導致入射光特徵的明顯變化。

研究人員利用資料科學技術與預先記錄的效能圖相結合，處理來自大量畫素的光強度資訊。該系統考慮每個畫素的效率，並以集體方式調整其對最終讀數的貢獻。研究人員將這一過程比喻為在收到一群專家的意見後，透過仔細權衡他們在該領域的知識，做出一個可靠的結論。

該專案的科學家們建立了一個演示，使用新的生物感測器進行癌症診斷，檢測腫瘤外顯子，這是早期癌症的生物標誌物。該團隊確定，基於影象的生物感測器可以在廣泛的檢測範圍內實時監測乳腺癌外顯子，使其對健康和生病的人都具有臨床意義。

可以說，儘管只使用單一顏色的光，但該系統提供了極其精確的生物感應資訊。對於這項創新技術的應用價值，正在於用於癌症等疾病的早期檢測，由於其速度較快，所以大大降低了診斷的時間成本，有利於更加迅速的診斷疾病，從而更好地造福人類健康。