hexonfab破解纳米制造袖珍诊断

检测微量的生物分子在许多应用中都很重要，例如在医疗诊断中——某种蛋白质的存在表明一种疾病——或在工业监测中——污染物可能对产品产生严重后果。这些病例需要快速和灵敏的检测方法。目前的方法要么速度快，要么使用方便，比如横向流动测试;或高灵敏度，如基于实验室的Elisa检测。这种在速度、易用性和灵敏度之间的权衡在某些用例中不够有效，例如在远程位置执行医疗诊断时。

HexagonFab通过开发新一代传感器来结合这些需求，提供高灵敏度而不影响速度。这种传感器依赖于一种基于石墨烯的纳米材料，这种材料是剑桥大学斯蒂芬·霍夫曼(Stephan Hofmann)团队的联合创始人王瑞芝(Ruizhi Wang)经过数年深入研究的结果。

“传感器的敏感区域是一种称为范德华异质结构的复合纳米材料，”王说。“你可以把它想象成由不同材料的原子薄层组成的三明治。这种结构的原因是，与许多复合材料一样，总量不仅仅是其组成部分的总和。不同的材料相辅相成。”

纳米材料，如石墨烯，最初是用一种叫做机械剥离的方法制造的，王解释说。这是一种将大块晶体(如石墨)用胶带剥离薄层的工艺。他说:“尽管这种方法听起来很粗糙，但它被用于开创性的实验，从而使石墨烯的发现获得了诺贝尔奖。”十多年来，头条新闻一直将这类材料誉为终极纳米材料。但是，尽管在研究实验室中显示出巨大的潜力，它只在少数应用中达到了商业用途。

主要的商业挑战是基于石墨烯技术的成本效益和大规模制造。虽然可以制造少量——足够用于研究——但没有一种方法可以与工业标准相兼容，用于大规模生产。

这项技术有可能成为医疗诊断和工业监测领域真正的游戏规则改变者

Christoph von Bieberstein, hexonfab联合创始人

“使用工业上可扩展的方法制造六角形纳米材料堆被证明是极具挑战性的，”王说，因为所制造的材料非常不均匀。这个问题是他博士研究的重点，后来，hexonfab的技术被开发出来解决这个问题。该公司采用了一种不同的方法，而不是用胶带将层层剥落。它使用化学气相沉积，这是一个标准的工业过程，大规模沉积石墨烯。然后，该公司开发了将材料集成到设备中所需的方法——这是另一个关键步骤。王认为，这种纳米材料的大规模生产不仅可以实现新型传感器，还可以为一整代新技术提供动力。

场效应晶体管

该传感器是一种平台技术，可以应用于各种行业和应用，从生命科学和工业监测到医疗诊断。它的好处是在护理点或直接在现场具有极高的敏感性。hexonfab的另一位联合创始人兼商务总监克里斯托弗·冯·比伯斯坦(Christoph von Bieberstein)说，“再加上它的小尺寸和非常实惠的组件，它实现了下一代传感技术。”

它的工作原理是场效应晶体管(FET)。该公司使用的复合纳米材料对环境中的电荷很敏感。如果电荷改变，材料的电阻就会改变。这种口袋大小的传感器不会提供是或否的结果，而是在15分钟内产生定量结果。

根据检测到的生物标记物，传感器将相应的捕获分子(例如抗体)附着在其表面。用户将样品放在传感器上，并将其插入手持读出设备以获得结果。

比伯斯坦说:“这项技术有可能成为医疗诊断和工业监测领域真正的游戏规则改变者。”所交付的灵敏度，加上设备的小尺寸和低成本，即使在最偏远的地方，也可以实现非常实惠的护理点测试和现场监测。他补充说:“我们相信hexonfab可以成为不需要物理实验室的实验室测试——在手表内分析汗液，在浴室进行定期检查，在药店检测传染病，或者在餐厅餐桌上检查食物中的过敏原。”

一些行业对该技术表示了兴趣，例如希望分析生物分子相互作用的生命科学公司，以及广泛的工业公司，例如食品和饮料生产商或涉及生物加工的公司，他们希望使用该技术来监测制造质量或检测金属、病原体或过敏原的污染。

去年，hexonfab获得了默克公司的展示期货奖，并且是英国皇家化学学会的材料和使能技术类别的获奖者之一万博代理新兴技术竞争。他们还获得了创新英国和皇家工程院的资助。比伯斯坦说:“这些奖项和拨款极大地帮助我们加快了开发速度，为团队带来了更多的人才和专业知识，并吸引了业界的兴趣。”