近年來，生物科技與半導體技術的結合創造了前所未有的生物感測能力，使研究人員和臨床醫師能夠以更高的精確度和效率進行生物分子檢測。這場革命性的進步主要源自於半導體生物晶片的發展，這種結合了微電子學與生物學的技術平台正在改變我們檢測和分析生物樣本的方式。半導體生物晶片的核心優勢在於它能將生物訊號直接轉換為電子訊號，消除了傳統光學檢測方法中的許多限制。這種直接轉換不僅提高了靈敏度，還簡化了檢測系統，使其更加便攜和易於使用。在這些創新中，FET生物感測器扮演著關鍵角色。FET生物感測器利用場效應電晶體的工作原理，當其表面附近發生生物分子結合時，會改變表面電荷分布，進而調節電晶體中的電流。這種機制使FET能夠檢測到極微量的生物標記物，甚至單分子水平的變化。這項技術的進一步發展產生了BIO-FET晶片，它專門設計用於檢測特定的生物分子，如DNA、RNA、蛋白質或代謝物。BIO-FET晶片的一個顯著優勢是其可擴展性和多功能性。研究人員可以針對不同的生物標靶修飾晶片表面，使同一晶片技術平台能應用於各種疾病的診斷，從感染性疾病到癌症篩檢。這種靈活性使其成為個人化醫療不可或缺的工具。在BIO-FET的眾多變種中，SiNW晶片代表了一項特別有前景的技術。矽奈米線的極高表面積與體積比賦予了它前所未有的靈敏度。由於奈米線的直徑通常只有數十奈米，其電學特性對表面任何微小變化都極為敏感。這使SiNW晶片能夠檢測到極低濃度的生物標記物，有時甚至達到單分子檢測的水平，為早期疾病診斷提供了巨大潛力。傳統的生物分子檢測方法如PCR vs qPCR雖然依然是臨床診斷的黃金標準，但正面臨著這些新興半導體生物感測技術的挑戰。PCR技術需要通過溫度循環來擴增DNA，而後通過凝膠電泳等方法檢測最終產物；而qPCR則在反應過程中即時監測DNA擴增，提供了更精確的定量分析。然而，這兩種方法都需要複雜的試劑和設備，且檢測時間較長。相比之下，半導體生物感測技術如BIO-FET和SiNW晶片可以實現快速、直接的檢測，無需DNA擴增步驟，大大縮短了從樣本到結果的時間。這使得這些技術特別適合即時診斷和現場檢測應用。除了FET基礎的生物感測技術外，奈米孔技術也正迅速發展成為生物分子分析的強大工具。奈米孔感測利用單個分子通過納米級孔洞時產生的電流變化來檢測和分析生物分子。這項技術在DNA和RNA測序中展現出特別的潛力，能夠實現超長讀長和直接RNA測序，這是傳統測序方法難以實現的。隨著這些技術的不斷成熟，我們正見證著診斷範式的轉變，也就是從集中式實驗室檢測向點對點即時診斷的轉變。這不僅將提高診斷效率，降低成本，還可能使診斷服務拓展到資源有限的地區，這將徹底改變人們管理健康的方式。在這個充滿希望的未來中，技術創新將持續推動生物感測領域的進步，為人類健康帶來更多可能性。
