罗莎生物技术公司在鼻子上安装了生物传感器

人类的鼻子可以分辨出至少一万亿种不同的气味，这要归功于大约400种气味感受器。当咖啡的味道在房间里飘荡，或者当我们感觉到新割的草的香气时，一个由相互连接的受体和神经元组成的系统会向大脑发送信号，大脑会识别并解释这种模式及其含义。

生物传感器的工作原理与此类似。该设备可以检测生物分子、生物结构或微生物等分析物的存在或浓度。生物传感器通常由三部分组成:识别分析物并产生信号的组件、信号传感器和读取器。

然而，大多数生物传感器只能结合单一的分析物，限制了它们检测不同气味的能力。英国布里斯托尔大学(University of Bristol)的子公司罗莎生物技术公司(Rosa Biotech)开发出了一种生物传感技术，该技术模仿了哺乳动物的嗅觉系统，使其更像电子鼻。传感器与大量的分析物结合，因此，可以检测各种分子和气味的组合。

该技术是基于肽工程的α-螺旋桶。自组装的超稳定分子可以被设计成几乎无限多的变体，每一种都显示出不同的结合亲和力。该公司首席执行长博伊斯(Andy Boyce)说，“最聪明的地方在于如何设计氨基酸序列”，这些氨基酸组合在一起就形成了酒桶。“根据你设计的α-螺旋的数量，通过改变桶中的氨基酸，它改变了阻值、电荷分布和它对一系列不同分子的亲和力。”

Rosa通过将肽桶与荧光疏水染料结合来设计传感器。博伊斯解释说:“我们在不同的桶中引入分析物，它们本质上是竞争(取代)桶中央的染料。”因为染料在桶的疏水环境内荧光，而不是在桶的外部，它产生每个桶或分析物的荧光轮廓。博伊斯说:“我们可以将这些数据输入我们的机器学习算法，并利用它进行商业和临床预测。”

真相

罗莎可以调整肽桶，使其对特定应用和不同的分子集更加敏感。然而，同样的一组桶可以用于各种各样的应用，如药物诊断和威士忌品尝——在一次非正式的测试中，团队让传感器与投资者进行较量，以区分便宜和昂贵的威士忌品牌，博伊斯回忆道。传感器以压倒性优势获胜。博伊斯说，这种多样性并不奇怪:“我们也没有针对不同场合使用不同的鼻子!”

2019年，罗莎是八人之一赢家皇家科学委员会新兴技术竞赛的冠军现在，该团队正致力于开发一套更大的桶，使系统更灵敏和适应性更强。博伊斯说:“对于不同的应用，可能会使用不同的油桶。”“某些应用可能需要特定类型的分析物。”

Rosa的方法为解决以前被认为过于复杂、耗时或昂贵而无法大规模解决的生物传感挑战开辟了可能性。该团队正致力于将一种提高生物药物生产产量的测定方法商业化。该系统可以帮助检查过程中使用的材料，并优化制造条件。这样可以节省成本，因为细胞喂养和生长过程中的小错误会影响批量生产，影响生产效率。一个感知生物传感器可以通过减少浪费和提高产品产量潜在地节省数百万的制造成本。

与此同时，该分拆公司正在与布里斯托大学的一个项目合作，旨在协助应对Covid-19危机。博伊斯认为，生物传感器可以用于检测或诊断病毒，或优化患者的治疗方法。

埋头苦干

博伊斯拥有癌症研究的博士学位，他希望看到生物传感器应用于肿瘤学。“我们永远不会关注检测单个癌细胞或细胞突变的水平，”他预测，“但我们可能会关注患者样本中的元变化，或者检测一个人的早期代谢变化。”

目前，该公司正试图维持资金以继续这项工作。博伊斯说:“新冠肺炎给人们创业带来了麻烦，改变了融资格局。”“我们的投资者一直非常支持我们，但我们仍在观望此事对我们的影响。罗莎仍在进行昂贵的实验室和中试。与此同时，该团队正试图将行业合作转化为有资金支持的商业项目。

从长远来看，博伊斯暗示，在公司将生物传感器推向市场之前，还需要进一步的投资。他说，下一阶段将涉及全面的临床前测试，最终目标是获得监管机构的认证。