據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)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(duì)它進(jìn)行檢測(cè)對(duì)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(diǎn)與電極表面之間的距離縮小時(shí)，性能就會(huì)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?yàn)樗麄儗?shí)現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移的能力補(bǔ)足了它們?cè)诮壎ò邢蚝痛呋顒?dòng)方面的特異性。

通常為實(shí)現(xiàn)良好通信所采取的措施包括對(duì)復(fù)雜電極的修改和補(bǔ)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(dòng)。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(cè)的體外電化學(xué)生物傳感器。

為了填補(bǔ)這一空白，來自阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST）的Sahika Inal和來自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院（Imperial College London）、英國(guó)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(jí)晶體管結(jié)構(gòu)來檢測(cè)任何感興趣的代謝物。

在器件進(jìn)行概念驗(yàn)證的核心階段，研究人員將乳酸氧化酶與所謂的有機(jī)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(shí)作為高效率的開關(guān)和強(qiáng)大的信號(hào)放大器，它可以接受來自酶反應(yīng)的電子，并通過多個(gè)氧化還原活性位點(diǎn)進(jìn)行多次還原反應(yīng)。

該聚合物還帶親水性側(cè)鏈，能夠促進(jìn)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(jìn)電子通信，并進(jìn)一步增強(qiáng)聚合物對(duì)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(duì)介質(zhì)的使用。Inal解釋道，“這樣能夠簡(jiǎn)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(jì)提供了靈活性。”

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(gè)障礙后，他的團(tuán)隊(duì)在解讀生物傳感器的反應(yīng)時(shí)遇到了驚喜，Inal補(bǔ)充道，“該設(shè)備的高效率讓我們感到驚訝！”

Inal在阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的團(tuán)隊(duì)目前正在研究能夠檢測(cè)不同環(huán)境代謝物的器件設(shè)計(jì)。Inal表示，“該系統(tǒng)的前景最明確的應(yīng)用是芯片實(shí)驗(yàn)室乳酸傳感器。”這種傳感器在可穿戴乳酸監(jiān)測(cè)裝置中作用較大。此外，這個(gè)新系統(tǒng)也為如何利用酶來生成和儲(chǔ)存能量增加了新的選擇。

審核編輯：符乾江