手持式电化学传感器是全球数百万糖尿病患者日常工作的一部分，这些患者使用电子血糖仪监测血糖水平。尽管这样的传感器已经彻底改变了糖尿病患者的家庭医学测试，但它们尚未成功应用于诊断其他疾病。
诸如血糖仪之类的传感器根据酶的活性来检测血液中的葡萄糖，并且仅有有限数量的酶可用于感测人类疾病的生物标记。已经研究了一种基于抗体与其分子靶标之间结合事件的替代检测策略，以扩大电化学传感器在医学上的应用，但这些传感器成为生物流体在其导电表面上迅速积聚“污垢”物质的受害者，停用它们。现有的防污涂料难以批量生产，存在质量和稠度问题，并且效果不佳。
现在，由哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的研究人员开发的一种新的诊断平台技术被称为“ eRapid”，它可以创建低成本的手持式电化学设备，该设备可以同时检测多种具有高灵敏度和高灵敏度的生物标记物。只需一滴血就可以在复杂的生物流体中实现选择性。最新一期的《自然纳米技术》中介绍了该技术。
Wyss研究所的高级研究科学家Pawan Jolly博士说：“只要给定的目标分子存在抗体，eRapid就可以检测到它。”“通过以简单而坚固的设计解决生物污染问题，我们现在能够以低成本轻松地大量生产用于各种应用的生化传感器。”
开发防污涂层的挑战是要防止脱靶物质在传感器的金属电极上积聚，同时仍保持其导电性以感应目标。在尝试了多种配方之后，研究小组开发了一种简单的，多孔的3D矩阵，该矩阵由与戊二醛交联的牛血清白蛋白(BSA)组成，并由导电纳米材料(例如金纳米线或碳纳米管)网络支撑。BSA基质的小孔径大小不包括在血液和血浆中发现的蛋白质，并且BSA的弱负电荷阻止了带正电的生物分子牢固粘附到传感器上。
当研究人员在人血清和血浆中测试其纳米材料涂层的传感器时，即使在这些生物流体中存储了一个月后，他们仍保留了90%以上的信号检测能力，而传感器涂有以前最好发表的防污涂层孵育一小时后失去明显的信号敏感性，一天后被完全灭活。
为了使涂层传感器功能化，研究人员将抗体附着到电极顶部纳米材料涂层的表面，并使用“夹心法”将抗体结合事件转换为沉淀在电极表面的化学信号，从而产生电信号。电信号的大小与产生的沉淀物的量直接相关，因此与与抗体结合的靶分子的数量直接相关，从而可以测量靶的浓度。
该团队通过创建一个具有三个独立电极的多路复用传感器，证明了该方法的商业实用性，每个电极分别涂有BSA /金纳米线基质和一层针对特定临床相关靶分子的抗体：白介素6(IL6)，胰岛素或胰高血糖素。当他们在未稀释的人血浆中将传感器与各自的目标分子一起孵育时，他们观察到了极佳的电信号，灵敏度为皮克/ mL。相反，涂有公开的“ PEG-SAM”防污涂层的电极无法产生明显的信号，表明它们已被人体血浆样品中的脱靶分子不可逆地污染。此外，可以清洗BSA /金纳米线涂层的传感器并重复使用多次，而信号损失最小，
从那时起，Wyss团队就可以使用eRapid检测出十几种大小从100 Da到150,000 Da的不同生物标志物，他们还在继续尝试使用导电纳米材料来优化电极涂层和系统性能。从而进一步降低成本。他们正在积极探索手持式即时护理诊断空间中eRapid的商业化选择，同时希望将涂层和传感器技术平台扩展到其他目标和环境，包括医院内诊断，环境毒素感测，小分子检测，和植入式医疗设备。
有趣的是，由Wyss Institute的创始董事Donald Ingber，MD，Ph.D.领导的团队。-最初并未考虑到这一目标。这项工作之所以开始，是因为他们需要同时检测在人类器官上生长的各种类型的组织细胞产生的多种生物分子，以便随着时间的推移以非侵入方式评估其功能和炎症状态。从芯片通道流出的液体很少，因此需要高度敏感的传感器，这些传感器也可以多路复用，从而导致了当前技术的产生。
“ eRapid源自一项创新，该创新导致了另一项可能改变医学诊断的创新。希望这项简单的技术将使我们开发可在家庭以及在药店使用的手持式诊断设备的能力得到极大的提高，救护车，医生办公室和急诊室，” Ingber说道，他也是哈佛医学院的犹大Folkman教授和波士顿儿童医院的血管生物学计划教授，以及哈佛大学的约翰·保尔森生物工程教授。工程与应用科学学院。
标签： 诊断服务
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！