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全新概念生物传感器,对医疗保健非常重要

2018年07月02日 15:02 次阅读

据麦姆斯咨询报道,被称为乳酸代谢物的全新概念生物传感器,将电子传输聚合物和乳酸氧化酶结合,生成专门催化乳酸氧化的酶。乳酸与关键的医疗参数相关,所以对它进行检测对医疗保健而言非常重要。

生物传感器的性能取决于传感电极和酶之间的电子转换,酶活性位点与电极表面之间的距离缩小时,性能就会得到增加。氧化还原酶已经成为生物传感器的最佳组成部分,因为他们实现电子转移的能力补足了它们在绑定靶向和催化活动方面的特异性。

通常为实现良好通信所采取的措施包括对复杂电极的修改和补充额外的介质,其本质是在电极和酶之间保证氧化还原活性分子电子的流动。因此,迄今为止的生物传感器在其目标代谢物和环境方面都受到限制。阻碍了生物传感器在生物技术、农业和生物医药等不同领域的应用。它们的主要用途仅限用于糖尿病患者血糖监测的体外电化学生物传感器。

为了填补这一空白,来自阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的Sahika Inal和来自伦敦帝国理工学院(Imperial College London)、英国剑桥大学(University of Cambridge)的合作者们开发出一款生物传感器,可以采用微米级晶体管结构来检测任何感兴趣的代谢物。

全新概念生物传感器,对医疗保健非常重要

在器件进行概念验证的核心阶段,研究人员将乳酸氧化酶与所谓的有机电化学晶体管聚合物结合。这种电子传输聚合物可以同时作为高效率的开关和强大的信号放大器,它可以接受来自酶反应的电子,并通过多个氧化还原活性位点进行多次还原反应。

该聚合物还带亲水性侧链,能够促进乳酸氧化酶的分子间作用力,使酶更接近换能物质。从而促进电子通信,并进一步增强聚合物对乳酸的灵敏度。这些聚合物与酶的相互作用也避免了修改电极表面和对介质的使用。Inal解释道,“这样能够简化器件的制备。不同于以前的生物传感器,该器件不需要参考电极,为设计提供了灵活性。”

Inal指出,“我们最大的挑战在于为这款传感器确定合适的材料,”跨越第一个障碍后,他的团队在解读生物传感器的反应时遇到了惊喜,Inal补充道,“该设备的高效率让我们感到惊讶!”

Inal在阿卜杜拉国王科技大学的团队目前正在研究能够检测不同环境代谢物的器件设计。Inal表示,“该系统的前景最明确的应用是芯片实验室乳酸传感器。”这种传感器在可穿戴乳酸监测装置中作用较大。此外,这个新系统也为如何利用酶来生成和储存能量增加了新的选择。

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