生物傳感器提供更簡單代謝物檢測解決方案

據(jù)麥姆斯咨詢報道，被稱為乳酸代謝物的全新概念生物傳感器，將電子傳輸聚合物和乳酸氧化酶結(jié)合，生成專門催化乳酸氧化的酶。乳酸與關(guān)鍵的醫(yī)療參數(shù)相關(guān)，所以對它進行檢測對醫(yī)療保健而言非常重要。

生物傳感器的性能取決于傳感電極和酶之間的電子轉(zhuǎn)換，酶活性位點與電極表面之間的距離縮小時，性能就會得到增加。氧化還原酶已經(jīng)成為生物傳感器的最佳組成部分，因為他們實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移的能力補足了它們在綁定靶向和催化活動方面的特異性。

通常為實現(xiàn)良好通信所采取的措施包括對復(fù)雜電極的修改和補充額外的介質(zhì)，其本質(zhì)是在電極和酶之間保證氧化還原活性分子電子的流動。因此，迄今為止的生物傳感器在其目標(biāo)代謝物和環(huán)境方面都受到限制。阻礙了生物傳感器在生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)和生物醫(yī)藥等不同領(lǐng)域的應(yīng)用。它們的主要用途僅限用于糖尿病患者血糖監(jiān)測的體外電化學(xué)生物傳感器。

為了填補這一空白，來自阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）的Sahika Inal和來自倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）、英國劍橋大學(xué)（University of Cambridge）的合作者們開發(fā)出一款生物傳感器，可以采用微米級晶體管結(jié)構(gòu)來檢測任何感興趣的代謝物。

在器件進行概念驗證的核心階段，研究人員將乳酸氧化酶與所謂的有機電化學(xué)晶體管聚合物結(jié)合。這種電子傳輸聚合物可以同時作為高效率的開關(guān)和強大的信號放大器，它可以接受來自酶反應(yīng)的電子，并通過多個氧化還原活性位點進行多次還原反應(yīng)。

該聚合物還帶親水性側(cè)鏈，能夠促進乳酸氧化酶的分子間作用力，使酶更接近換能物質(zhì)。從而促進電子通信，并進一步增強聚合物對乳酸的靈敏度。這些聚合物與酶的相互作用也避免了修改電極表面和對介質(zhì)的使用。Inal解釋道，“這樣能夠簡化器件的制備。不同于以前的生物傳感器，該器件不需要參考電極，為設(shè)計提供了靈活性?！?/p>

Inal指出，“我們最大的挑戰(zhàn)在于為這款傳感器確定合適的材料，”跨越第一個障礙后，他的團隊在解讀生物傳感器的反應(yīng)時遇到了驚喜，Inal補充道，“該設(shè)備的高效率讓我們感到驚訝！”

Inal在阿卜杜拉國王科技大學(xué)的團隊目前正在研究能夠檢測不同環(huán)境代謝物的器件設(shè)計。Inal表示，“該系統(tǒng)的前景最明確的應(yīng)用是芯片實驗室乳酸傳感器?！边@種傳感器在可穿戴乳酸監(jiān)測裝置中作用較大。此外，這個新系統(tǒng)也為如何利用酶來生成和儲存能量增加了新的選擇。

審核編輯：符乾江