【热点:多功能生物传感器,病菌分离、检测、杀灭“三合一”;测量血氧的新型柔性传感器;生物传感技术:夹层式生物传感器】

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8-11-20 神仙



热点一


暨南大学Chemical Science:多功能生物传感器,病菌分离、检测、杀灭“三合一”



近日,暨南大学江正瑾教授、周海波副教授和高昊教授等研究者在Chemical Science 杂志报道了一种基于夹心结构的新型生物传感器,通过磁富集和SERS标签同时分离和检测多种细菌病原体。研究团队使用抗菌肽(antimicrobial peptide,AMP) 修饰的Fe3O4磁性纳米粒子,作为“捕获”探针用于细菌的选择性分离和磁富集。此外,他们使用4-MPBA修饰的银包金-氧化石墨烯(Au@Ag-GO)纳米复合物作为SERS标签,其中4-MPBA既是生物识别分子又是拉曼信号分子,可用作内标(IS)校正SERS强度。实验证明,这种新型生物传感器可成功分离并检测三种病原菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌),每种菌株的最低检测限仅为10 CFU/mL。有意思的是,AMP修饰的Fe3O4磁性纳米粒子具有高抗菌活性和低细胞毒性,可作为血液长期储存中的抗菌剂。更重要的,这种新方法可用于临床患者血液样本的检测,来自39名患者的真实血液样本中97.3%都可被有效分离和检测,只有一名感染大肠杆菌的患者出现了误判。这种多功能“三合一”生物传感器可以同时分离、检测和杀灭细菌,在临床诊断和输血安全保障等领域都有很好的应用前景。


热点二


能任意测量身体各部位血氧的新型柔性传感器



近日,美国加州大学伯克利分校的工程师们开发出一种新型柔性传感器,它可以反映出大面积的皮肤、组织和器官中的血氧水平。

技术

加州大学伯克利分校计算机科学与电气工程系研究生 Yasser Khan 表示:“血氧计(oximeter)是血氧传感器的名称。当你听到血氧计这个词的时候,你脑海中印象会是一种僵硬、笨重的指夹式传感器。我们想要摆脱这种指夹式血氧传感器,创造出轻薄且柔性的血氧计。”

与指夹式血氧计不同的是,这种新型血氧计能检测出一个网络中九个点上的血氧水平,并可放置在皮肤上的任意位置。研究人员称,它有望用于反映移植皮肤的氧合指标,或者透过皮肤监测移植器官中的血氧水平。

加州大学伯克利分校电气工程与计算机科学专业的教授 Ana Claudia Arias 表示:“所有采用血氧监测的医疗应用都将得益于这种可穿戴传感器。糖尿病、呼吸系统疾病甚至是睡眠呼吸暂停的患者,都可以用这种可穿戴在任意部位的传感器,每时每刻监测血氧水平。”

有的血氧计,采用发光二极管(LED)发出红光和近红外光,穿透皮肤,然后检测有多少光线到达另一侧。红色、富氧的血液吸收更多的红外线,而颜色更暗、贫氧的血液吸收更多的红光。通过查看发射光线的比例,传感器可以判断出血液中的氧含量。

这些血氧计只能工作在部分透明的身体部位,例如指尖或者耳垂,并且只能测量身体上单点的血氧水平。

Khan 表示:“身体上较厚的区域,例如额头、手臂和腿,可见光或者红外线几乎无法通过,因此测量这些位置的氧合指标变得极具挑战性。”


热点三


韩国教授开发下一代生物传感技术:夹层式生物传感器


生物传感器有可能彻底改变我们监测人体、病原体、食物和环境污染物的方式。据麦姆斯咨询报道,来自韩国高丽大学(Korea University)的Man Bock Gu教授为大家详细解释了他在该领域的创新。他发表于《生物工程》期刊上的文章获得了生物工程研究所年度最佳论文奖的殊荣。

基于适体-抗体的夹层式生物传感器和基于适体配对的夹层式生物传感器

生物传感器能诊断疾病或检测病毒,以及对人类和环境有害物质。生物传感器通常很小且方便操作。一款生物传感器应该具有三大主要组件:生物受体(生物分子)、换能器(通过电或光产生信号)和转换器(可以通过颜色或其它度量来读取)。理想的生物传感器可以轻松适配任何应用。
目前正在开发基于适体的生物传感器,尤其是能够筛选成对的适体。适体是下一代生物受体,由DNA或RNA核酸组成,代替能够与特异性靶标相结合的抗体。一般而言,使用单个适体的生物传感器在信号生成或重现性方面是不稳定的。这就是大多数商业化生物传感器使用一对受体的原因(适体或抗体)。因此,我们正致力于开发一对适体,能够同时在两个不同位点结合相同的靶标,使得三明治结构(适体1-靶标-适体2)成为可能。事实上,我们拥有自己的适体开发技术,能够成功开发一对适体,我们把这种方法称为“Graphene-oxide SELEX(GO-SELEX)”。通过使用这种GO-SELEX,我们已经能够为包括蛋白质生物标志物和病毒在内的几种不同标靶开发出多对适体,并且非常成功,足以证明该技术的优势。
与基于适体的单一生物传感器相比,基于适体的夹层式生物传感器的优点是灵敏度和稳定性。由于基于适体的夹层式传感器使用两种不同的适体,主要适体捕获靶标,第二适体与产生信号的靶标结合,使用金纳米粒子、酶等可以独立扩增与靶标结合的信号。此外,由于信号是从第二适体独立产生,因此信号非常稳定且重复性好。


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