（來源：MIT News）
在生物技術和製藥行業中，ELISA 檢測在藥物開發和製造中提供了關鍵的質量控制手段。這類檢測能夠精確量化蛋白質水平，但需要經過培訓的技術人員花費數小時操作專用設備。這使得檢測成本極其高昂，不僅推高了藥物價格，也讓許多研究機構無力承擔相關測試。
如今，由麻省理工學院（MIT）校友 Marcie Black 和賓夕法尼亞大學校友 Bill Rever 共同創辦的 Advanced Silicon Group（ASG）公司正在將一項新技術商業化，該技術可能大幅降低蛋白質檢測的時間和成本。
據悉，ASG 的專利傳感器將硅納米線與抗體結合，這些抗體可以與不同的蛋白質結合，從而對給定溶液中蛋白質的濃度進行高靈敏度測量。該檢測可以同時測量多種不同蛋白質和其他分子的濃度，通常在 15 分鐘內即可獲得結果。用戶只需將少量溶液滴在傳感器上，沖洗傳感器，然後將其插入 ASG 的手持檢測系統即可。
“我們將蛋白質檢測的速度提高了 15 倍，成本降低到原來的 1/15，”Marcie 說，“這還只是在藥物研發環節。這項技術還能顯著提高藥物製造的速度和成本效益，它可能徹底改變美國和全球的藥物研發方式。”
自從開發出傳感器以來，ASG 團隊收到了大量諮詢，包括希望用它來開發新療法、幫助精英運動員訓練，以及用於農業土壤濃度分析等各種應用場景。
不過，目前這家小公司正專注於通過向開發和生產藥物的公司銷售低成本傳感器來降低醫療行業的門檻。“當前，資金是研究和創造新藥的限制因素，”ASG 團隊成員 Marissa Gillis 解釋道，“讓這些流程變得更快速、更廉價，將大幅增加生物檢測和藥物研發的數量。這也使得企業研發針對小規模市場的罕見病藥物更具可行性。”
從納米線研究到創業實踐
Marcie 在俄亥俄州的一個小鎮長大，後來就讀於麻省理工學院電氣工程專業。
“去麻省理工學院改變了我的生活，”Marcie 說，“它讓我看到了通過科學和工程讓世界變得更美好的可能性。此外，僅僅是和這麼多優秀的人在一起，就教會了我如何敢於夢想。”
在攻讀博士學位之前，Marcie 曾在摩托羅拉擔任設備工程師，當時她所在的小團隊負責將非易失性存儲器和邏輯電路集成到同一芯片上。她與工藝工程師合作，改進硅化物的形成工藝，從而提高了製造良率。
在攻讀博士學位期間，Marci 師從已故的學院教授 Mildred Dresselhaus，後者是美國物理學家、材料科學家和納米技術專家，被譽爲“碳科學女王”。她因在石墨、石墨插層化合物、富勒烯、碳納米管和低維熱電材料方面的研究而聞名。她的研究幫助開發了基於薄石墨的技術，使電子產品無處不在，包括服裝和智能手機。
博士期間，Marci 研究了納米線的光學特性，這些知識爲她後來在 ASG 應用納米結構和光電子技術奠定了基礎。
畢業後，Marci 曾在洛斯阿拉莫斯國家實驗室工作，之後創立了 Bandgap Engineering 公司，開發高效、低成本的納米結構太陽能電池。這項技術後來被其他公司商業化，並引發專利糾紛。2015 年，Marci 分拆成立 Advanced Silicon Group，將類似技術應用於蛋白質檢測。
ASG 的傳感器結合了已知的使硅基生物分子敏感化方法，利用硅納米線的光電特性來檢測蛋白質。
“本質上這是一個經過功能化的太陽能電池，我們爲其添加了特定蛋白質的抗體，” Marci 解釋道，“當蛋白質靠近時，它會攜帶電荷排斥硅內的光載流子，從而改變電子與空穴的複合效率。通過檢測溶液中的光電流，就能確定表面結合的蛋白質數量及其濃度。”
ASG 成立後不久就被 MIT.nano 的 START.nano 創業加速器和麻省理工學院企業關係辦公室創業交換計劃錄取，這讓 Marci 團隊得以使用麻省理工最先進的設備，並接觸到潛在投資者和合作夥伴。
Marci 還得到了麻省理工學院創業指導服務的廣泛支持，並與麻省理工學院微系統技術實驗室（MTL）的研究人員合作，她在學生時代曾在那裏進行研究。
生物傳感的變革力量
通過與製藥行業人士的深入交流，Marci 深刻認識到市場對經濟型蛋白檢測工具的迫切需求。在藥物研發和生產過程中，必須精確測量蛋白質水平以檢測諸如宿主細胞蛋白污染等問題——即便微量污染物也可能對患者造成致命威脅。
“新藥研發成本可能超過 10 億美元，”Marci 指出，“其中生物工藝開發佔據重要環節，而 50% 至 80% 的生物工藝成本都耗費在去除這些雜質蛋白上。這一挑戰直接導致藥價高昂且上市週期延長。”
目前，ASG 已與科研機構合作開發了肺癌生物標誌物和潛伏性結核病檢測方案，並先後獲得美國國家科學基金會、國家標準與技術研究院及馬薩諸塞聯邦政府的多項資助，包括用於宿主細胞蛋白檢測技術的專項研發資金。
今年，ASG 宣佈與神經再生修復公司 Axogen 建立合作，助力其神經組織培養研究。“再生醫學領域對我們的傳感器展現出濃厚興趣，”Marci 舉例道，“設想在印度偏遠地區，當患者就醫不便時，診所護士可用該設備同時檢測流感、新冠肺炎、食物中毒、妊娠等十餘項指標，15 分鐘獲取結果後即可進行精準治療或遠程會診。”
目前 ASG 在合作半導體代工廠的 8 英寸晶圓生產線上，每條產線可量產約 2000 個傳感器芯片。隨着產能持續提升，Marci 期待這項技術能降低從藥企到患者全鏈條的成本。“我們真正希望打破檢測技術的價格壁壘，讓優質醫療觸手可及，”她強調，“蛋白質檢測的應用遠不止於此，其在生物農業、疾病診斷等關鍵領域都蘊藏巨大潛力，我們正積極尋求與各行業領軍者的合作。”
原文鏈接：
https://news.mit.edu/2025/startup-biosensor-makes-drug-development-and-manufacturing-cheaper-0615
