<p>当疾病开始在人体内形成时，在症状出现之前会发生一些微妙的变化。个体分子如 DNA、RNA、肽或蛋白质的数量或形状开始发生变化。早期检测这些微小的分子变化可能会显著改变癌症、感染和其他疾病的诊断方式。</p>
<p>多年来，科学家们一直梦想着逐个分子地读取这些变化。纳米孔是能够通过感应电流变化来检测单个分子的纳米级孔洞，这一梦想变得更加接近现实，但纳米孔传感技术遇到了几个科学瓶颈。分子流动得太快，无法进行分析。信号被电噪声淹没。蛋白质粘附在孔表面，单个孔无法提供实际临床使用所需的规模。那么，要使纳米孔传感技术足够快速、精确和稳健以服务于社会，需要什么呢？</p>
<p>相信他们找到了答案，日本大阪市立大学和瑞士弗里堡大学的联合团队进行了全面的审查，并提出了一种将纳米孔与基于芯片的纳米流体设备相结合的战略解决方案。纳米流体设备包含纳米级通道网络，允许科学家精确控制单个分子的移动、减速、分离或相互作用。当这些设备与纳米孔连接时，分子的移动速度足够慢，以便进行准确的读数，噪声水平显著降低，表面污染大大减少。此外，可以同时使用多个孔进行高通量分析，自动化变得更加容易，从而实现更稳定的测量。这种整合将使纳米孔转变为具有实际诊断所需的精确性、稳定性和可扩展性的设备。</p>
<p>根据团队的说法，将纳米孔和纳米流体系统与人工智能结合，并扩展到信号分析之外的实验控制、数据整合和决策制定，可能会重塑多个领域，从超早期癌症和感染检测到快速现场监测血液中的疾病生物标志物，以及对持久污染物如 PFAS 的环境监测。这些系统还可能带来下一代精准医疗、更快、更准确的 DNA 测序和单分子蛋白质测序。</p>
<p>“将纳米孔与纳米流体设备结合，可以让我们同时实现高速、高精度和高灵敏度的测量，这在过去被认为是极其困难的，” 来自大阪市立大学的徐岩教授说。“这项审查标志着定义这一新兴研究领域方向的重要一步。”</p>
<p>“这种结合的方法有潜力改变诊断和医疗保健，” 弗里堡大学的迈克尔·迈耶教授补充道。“它可以使我们更接近单分子技术的真正实际实现。”</p>

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<p>大阪市立大学和弗里堡大学的联合团队提议将纳米孔与基于芯片的纳米流体设备相结合，以增强医学诊断。这种融合可能实现精确、高速和高灵敏度的测量，改变癌症检测和 DNA 测序等领域。该集成旨在克服当前纳米孔传感的局限性，为精准医疗和环境监测提供潜在的进展</p>

<p>When disease begins forming inside the human body, something subtle happens long before symptoms appear. Individual molecules such as DNA, RNA, peptides, or proteins begin shifting in quantity or shape. Detecting these tiny molecular changes early could dramatically change how cancer, infections, and other conditions are diagnosed.</p>
<div class="lb-trans"><p>当疾病开始在人体内形成时，在症状出现之前会发生一些微妙的变化。个体分子如 DNA、RNA、肽或蛋白质的数量或形状开始发生变化。早期检测这些微小的分子变化可能会显著改变癌症、感染和其他疾病的诊断方式。</p>
</div><p>For years, scientists have dreamed of reading these changes one molecule at a time. Nanopores, nanometer-sized holes that detect single molecules by sensing changes in electric current, have brought that dream closer to reality, but nanopore sensing has hit several scientific walls. Molecules rush through too fast to analyze. Signals drown in electrical noise. Proteins stick to pore surfaces and single pores simply cannot provide the scale required for real-world clinical use. So what would it take to make nanopore sensing fast, precise, and robust enough for society?</p>
<div class="lb-trans"><p>多年来，科学家们一直梦想着逐个分子地读取这些变化。纳米孔是能够通过感应电流变化来检测单个分子的纳米级孔洞，这一梦想变得更加接近现实，但纳米孔传感技术遇到了几个科学瓶颈。分子流动得太快，无法进行分析。信号被电噪声淹没。蛋白质粘附在孔表面，单个孔无法提供实际临床使用所需的规模。那么，要使纳米孔传感技术足够快速、精确和稳健以服务于社会，需要什么呢？</p>
</div><p>Believing they have found the answer, a joint team from Osaka Metropolitan University in Japan and the University of Fribourg in Switzerland conducted a comprehensive review and proposed a strategic solution that integrates nanopores with chip-based nanofluidic devices. Nanofluidic devices contain networks of nanosized channels that allow scientists to precisely control how single molecules move, slow down, separate, or interact. When these devices are linked with nanopores, molecules move slowly enough for accurate readings, noise levels drop dramatically, and surface fouling is greatly reduced. Further, multiple pores can be used simultaneously for high-throughput analysis and automation becomes far easier, thus enabling more stable measurements. This integration would transform nanopores into devices with the precision, stability, and scalability needed for real-world diagnostics.</p>
<div class="lb-trans"><p>相信他们找到了答案，日本大阪市立大学和瑞士弗里堡大学的联合团队进行了全面的审查，并提出了一种将纳米孔与基于芯片的纳米流体设备相结合的战略解决方案。纳米流体设备包含纳米级通道网络，允许科学家精确控制单个分子的移动、减速、分离或相互作用。当这些设备与纳米孔连接时，分子的移动速度足够慢，以便进行准确的读数，噪声水平显著降低，表面污染大大减少。此外，可以同时使用多个孔进行高通量分析，自动化变得更加容易，从而实现更稳定的测量。这种整合将使纳米孔转变为具有实际诊断所需的精确性、稳定性和可扩展性的设备。</p>
</div><p>According to the team, integrating nanopores and nanofluidic systems with AI and extending beyond signal analysis to experimental control, data integration, and decision-making could reshape multiple fields, from ultra-early cancer and infection detection to rapid on-site monitoring of disease biomarkers in blood and environmental surveillance of persistent pollutants such as PFAS. These systems could also bring about next-generation precision medicine, faster, more accurate DNA sequencing, and single-molecule protein sequencing.</p>
<div class="lb-trans"><p>根据团队的说法，将纳米孔和纳米流体系统与人工智能结合，并扩展到信号分析之外的实验控制、数据整合和决策制定，可能会重塑多个领域，从超早期癌症和感染检测到快速现场监测血液中的疾病生物标志物，以及对持久污染物如 PFAS 的环境监测。这些系统还可能带来下一代精准医疗、更快、更准确的 DNA 测序和单分子蛋白质测序。</p>
</div><p>“Integrating nanopores with nanofluidic devices could allow us to achieve high-speed, high-precision, and high-sensitivity measurements at the same time, something long considered extremely difficult,” said Prof. Yan Xu from Osaka Metropolitan University. “This review marks an important step in defining the direction of this emerging research field.”</p>
<div class="lb-trans"><p>“将纳米孔与纳米流体设备结合，可以让我们同时实现高速、高精度和高灵敏度的测量，这在过去被认为是极其困难的，” 来自大阪市立大学的徐岩教授说。“这项审查标志着定义这一新兴研究领域方向的重要一步。”</p>
</div><p>“This combined approach has the potential to transform diagnostics and healthcare,” adds Prof. Michael Mayer from the University of Fribourg. “It could bring us significantly closer to the true practical realization of single-molecule technologies.”</p>
<div class="lb-trans"><p>“这种结合的方法有潜力改变诊断和医疗保健，” 弗里堡大学的迈克尔·迈耶教授补充道。“它可以使我们更接近单分子技术的真正实际实现。”</p>
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纳米孔与纳米流体设备的结合可能会彻底改变医学及其他领域