探索為醫(yī)療產(chǎn)業(yè)打造生物芯片安全解決方案

針對醫(yī)療裝置可能遭遇的安全威脅日益增加，來自美國紐約大學(xué)(NYU)等研究機構(gòu)的研究人員們?nèi)涨霸谝粓觥鞍踩煽康纳镄酒杏憰?Workshop on Secure and Trustworthy Biochips)齊聚一堂，共同探索為該醫(yī)療產(chǎn)業(yè)打造的安全解決方案。

融合生物化學(xué)和電氣工程的芯片實驗室(lab-on-a-chip)微流體元件及其相關(guān)技術(shù)最易于遭受網(wǎng)路攻擊、詐騙、駭入、竊取IP以及偽造等破壞。根據(jù)統(tǒng)計，在醫(yī)療保健應(yīng)用普及的帶動下，微流體領(lǐng)域預(yù)計將在2020年達到40億美元的規(guī)模，對于相關(guān)防御措施的需求也隨之增加。

預(yù)計在2020年，醫(yī)療用微流體裝置市場將達到40億美元的規(guī)模（來源：Lux Research)

紐約大學(xué)電子與電腦工程教授Ramesh Karri表示，“對于醫(yī)療裝置的攻擊面相當(dāng)龐大?！盧amesh Karri同時也是這場研討會的主辦方之一，此外還有美國陸軍研究辦公室(Army Research Offic；ARO)共同贊助了這場活動；此次活動是針對生物芯片安全展開研究計劃的第一場會議。

Karri說：“我們已經(jīng)擁有保護軟體和無線安全的方法了。目前的挑戰(zhàn)在于如何確保生物學(xué)、流體學(xué)和化學(xué)的安全性，以及電子產(chǎn)品如何以安全的方式進行連接——當(dāng)務(wù)之急是解決這些問題?！盞arri同時也是NYU網(wǎng)路安全中心的聯(lián)合主席和共同創(chuàng)始人。

美國杜克大學(xué)(Duke University)電子與電腦工程系主任Krishnendu Chakrabarty補充說：“我們一部份的研究計劃是舉辦研討會以及建立社群。一開始我們只有兩個人，以及一筆小額贊助款。我們的想法是從運算微流體和生物學(xué)等不同領(lǐng)域的社群中，邀請到志同道合的研究人員?！?/p>

來自各地的研究人員們在研討會上深入探討對于數(shù)位微流體的威脅。數(shù)位微流體是在硅芯片上蝕刻的微小毛細管中，采用操縱微流體液滴的過程。

微流體生物芯片可處理微量的流體，經(jīng)常與傳感器和智慧控制演算法等“連網(wǎng)”元素結(jié)合，以提高性能和可靠性，但也因此遭受安全威脅（來源：NYU)

IBM Research蘇黎世實驗室研究員Yuksel Temiz預(yù)期，“在不久的將來，我們將會看到可用于控制傳染病、生物危害、新藥以及農(nóng)業(yè)等的小型醫(yī)療器械。它將催生一個多樣化的應(yīng)用領(lǐng)域?！?/p>

他指出，裝置偽造者可能會使用原始容器和更換新試劑的方法，直接操縱懷孕測試結(jié)果。他說：“我們曾經(jīng)聽說有人把之前使用過的試劑清潔后重新包裝——你甚至可能在阿里巴巴(Alibaba)或eBay上找到這些東西，而且?guī)缀鯚o法分辨它是真的還是假的?！?/p>

IBM正致力于研究在檢驗中實施的安全程式碼，而不僅僅是包裝。他補充說，這些動態(tài)程式碼是用水溶性墨水寫入，因此會根據(jù)樣本的變化而改變。

加州大學(xué)河濱分校(University of California in Riverside)教授William Grover則介紹其于確保電氣與非電氣連接介面的創(chuàng)新。該創(chuàng)新途徑是在芯片上使用一組微型泵建立非電子電腦，并在氣閥中使用氣動邏輯來檢測錯誤。

Baebies Inc.則為即時診斷打造一款小型數(shù)位微流體平臺。該公司資深技術(shù)總監(jiān)Scott Norton說：“我們的重點在于為嬰兒提供可靠的篩查。整合防范惡意操縱的保護措施對于實現(xiàn)這一目標(biāo)非常重要。”

紐約大學(xué)Tandon工程學(xué)院、ARO和杜克大學(xué)也展開合作，利用嵌入式DNA鏈，確保全血生物測定化學(xué)安全。杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究教授Kristin Scott解釋，雙鏈DNA之一可作為巨集分子條碼，另一條與DNA相匹配的遺傳物質(zhì)鏈則作為關(guān)鍵或引子。

她介紹了一種系統(tǒng)，其中作為有機條碼的DNA段可以注入樣本，并與樣本一起密封在溶液中。她說：“條碼不會改變樣本，而只是密封在一起。無論是誰在實驗室中進行研究，都可以為每個樣本找到一連串獨特的引子。”

圣克拉拉大學(xué)(Santa Clara University)的研究人員則探討生物醫(yī)學(xué)中用于實現(xiàn)機械感測和驅(qū)動的微流體技術(shù)。紐約大學(xué)的研究人員提出了一種打造器官芯片(organ-on-a-chip)的安全方法。此外，波士頓大學(xué)(Boston University)的的研究人員則探討合成生物學(xué)中如何確保微流體的方法。