高温治疗癌症实现重大突破！背后技术竟是靠一种新型传感器？

这是我们的眼睛，从“参数来看”，它的配置貌似真的不咋地......

我们的视网膜里大概有100多万个神经节细胞，也可以说，我们的眼睛只有100多万像素。而现在随便一台超过2000块的智能手机，都有超过几千万、更有甚者达到一个亿像素的摄像头。

但是，通过眼睛链接我们的大脑，却可以提供非常丰富的信息。

比如，只一眼我们就能分辨并且记录看到的物体，小到手掌上的细纹，大到几万公里外的星辰；只一眼我们就能分辨谁在对你尴尬而不失礼貌的假笑，或者刻意而压抑不住的愤懑；只一眼，我们就能在脑海世界中构建出现实世界里不存在的任何虚拟，我们把它称之为“想象”......

我们的人脑不仅计算速度飞快，而且你知道吗？它的“功耗”非常的低，低到只相当于一个冰箱灯泡，大约15瓦而已。这个15瓦的脑袋可以支配我们的所有行动，这其中既包括睡眠、吃饭、运动、体温调节等基础功能，还包括学习、记忆、情绪、语言、逻辑思维、社会属性等更多的高级行为。作为对比，我国的天河二号超级计算机，功耗是24000万瓦，是人脑的160万倍！

图丨光遗传学示意图

所以，通过眼睛对“光信号”的感知与接受，到反馈至大脑进行处理，形成了我们最基础的行为模式，驱动着我们每一台“身体机器”完成着每一天的生活。而通过不懈的研究，我们终于明白了“光学神经接口，利用光来控制大脑活动的机制”。

这，就是“光遗传学”的广泛认知。

等离子纳米材料的光热效应由于其独特的“光加热”特性，在脑神经医学、药物人体内传递、癌症治疗和超高速PCR等各种生物医学应用领域都得到了广泛的论证与研究成果提出。

但是目前的局限性是，现在人们仍然依赖于通过热成像仪间接而缓慢的方法，来通过光热现象测量温度的变化。而这种办法几乎永远不能测量在几毫秒或者几十微米的级别上快速变化的局部光热温度。

所以，由于无法测量高精度且快速变化的微局部温度信息，这就让光热效应技术虽然具有理论可能，却无法被成熟应用于生物临床上，只能成为束之高阁的理论研究范畴的原因。

图：鸟瞰DGIST大邱庆北科学技术院

而就在刚刚过去的12月里，来自韩国DGIST电机工程与计算机科学系的姜宏基教授（也有译作：康宏基教授）和KIST软混合材料研究中心的Chung Seung-jun博士联合宣布，开发了一种“透明温度传感器”，能够精确且快速的测量由光引起的温度变化。据悉，该技术有望为依赖毫秒及微米级高精度温度变化的生物技术及医疗行业提供实质性应用技术突破！

联合研究团队开发的这种温度传感器技术，可以利用热电效应在不到几毫秒的时间内测量快速的温度变化，其中由温差触发的快速电荷转移产生电压信号。更值得一提的是，该团队建立了一种直接光热现象测量技术，利用透明“PEDOT：PSS”的有机热电层（一种适合存储电荷的导电聚合物），来减少光的干扰。

50纳米薄PEDOT：PSS热电传感器在可见光区平均确保97%的高透明度，可直接应用于光热现象区域，最大限度地减少各种光热生物工程和医疗应用的光干扰。

图：雕塑丨DGIST大邱庆北科学技术院

此外，由于所使用的聚合物热电材料可以使用低温溶液工艺，因此该设备可以实现使用喷墨打印工艺制备。这种工艺比一般半导体工艺更容易制造，且具有高度的设计自由度，因此在制造过程中也更具有优势。

DGIST电机工程与计算机科学系教授姜宏基（也有译作：康宏基）说：“我们提出了一种直接精确测量光热效应的技术，其最大的优点是快速产生局部热量。”他接着补充说“我们期待未来通过微半导体工艺将其与各种生物电子芯片相结合，进行深入的生物工程分析和生物医学应用的可能性。”

得益于这一项关键技术的突破和关键智能传感器的研制，可用于发展用局部（微米级）高温治疗癌细胞的原理，并推动该项理论研究转化为临床试验。也就是说，等到这一光热效应透明温度传感器研发成熟，并大规模投入使用的时候，利用其治疗癌症将成为生物医学界的一大重要临床发展。

图：KIST韩国科学技术研究院

我们不能现在就断言之，其一定能治愈某些癌症疾病，但是，人类在攻克癌症治疗的路上将拓宽又一项可能性，这将是必然的！

另外，这一项传感器技术也将有望应用于下一代半导体技术，例如可穿戴设备，透明显示设备等。

本研究以DGIST电气工程和计算机科学系博士生Lee Joon-hee、博士后研究员Hong Na-ri和KIST博士生Hwang Seong-gwon为主的联合研究形式进行，并得到了科学和ICT部的基础研究项目支持。

图：蒋英宝雕塑丨KIST韩国科学技术研究院

除此之外，该项目研究也已经通过了国家核心材料研究中心专业项目， KIST机构项目和DGIST机构项目名录，并且得到了韩国国家研究基金会的支持。

这项研究的成果在线发表在《材料视野》上，这是在此相关领域具有最高权威的国际期刊。

再次感谢Shannon Davis

Semiconductor-digest

本文系河南省传感器协会原创文章

欢迎联系，期待您的交流