本报讯  近日，美国加州企业罗斯威尔生物技术公司携手多学科团队开发出首个分子级电子芯片，实现将单个分子集成到芯片中以达到摩尔定律极限的目标。该芯片使用单分子作为电路中的通用传感器元件，创建了一个可编程的生物传感器，具有实时、单分子灵敏度和传感器像素密度的无限扩展性。

　　该研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。

　　这种可编程半导体芯片带有可扩展传感器阵列结构，每个阵列元件包括一个可监测分子线路中电流的电表，可组装成直接耦合到电路中的纳米电极。传感器通过一个中央偶联点将所需的探针分子连接到分子线路上，从而进行编程。其所监测到的电流直接且实时地反映探针分子的相互作用。皮安级的电流与对应的时间数据以数字形式读出，速度为每秒1000帧，以高分辨率、高精确度和高通量捕获分子相互作用数据。

　　该论文介绍了多种探针分子，包括DNA、适配体（aptamer）、抗体和抗原，以及与诊断和测序有关的酶的活性，包括CRISPR Cas酶与目标DNA的结合。这种探针的用途很广泛，包括快速新冠病毒测试、新药发现和蛋白质组学研究。文中还介绍了一种能够读取DNA序列的分子电子传感器。在这种传感器中，DNA聚合酶（即复制DNA的酶）被集成到电路中，从而可直接以电子方式在这种酶复制DNA时观察其活动。

　　研究人员指出，生物传感将构成未来精准医疗和个人健康管理的基础性技术之一，既需要将生物传感芯片化，还需要选择正确的方法和正确的传感器。这一创新将传感器元件缩小到分子水平，实现了实时的单分子测量，从长期来看将催生更小、更快、更便宜的测试方法和仪器。相关技术将在基于观察分子相互作用的多个领域推动进步，如新药发现、医学诊断、DNA测序和蛋白质组学领域。