最新Nature子刊：硬件加速相机集成平台实现10⁻⁸ mM级别实时无添加剂多巴胺检测

该研究针对神经递质多巴胺检测中，现有无添加剂生物传感器检测极限仅为5×10⁻⁶ mM、无法实时检测的瓶颈问题。研究背景旨在追踪10⁻⁸ mM级别的多巴胺浓度变化，这对理解帕金森病、阿尔茨海默病等神经疾病至关重要。研究目的是开发一种硬件加速的超灵敏检测平台，将通过工程化光散射膜和光学加速器集成到商用单色相机中，实现数据采集与特征提取的合并。该平台利用纳米结构超表面作为硬件编码器，结合无监督降维和可解释人工智能选择信息特征，并通过回归网络预测浓度。实验结果表明，该平台在尿酸、抗坏血酸和人工脑脊液等干扰介质中成功实现了10⁻⁸ mM浓度的多巴胺检测，检测极限比传统软件AI方法提升六个数量级，比当前最先进技术提升两个数量级，动态范围跨越8个数量级（10⁻⁸至10⁻¹ mM）。结论认为，这一成本低于1000美元、外形紧凑的实时检测平台，有望用于神经疾病早期诊断和多种生物分析物检测。