【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】即時(shí)響應(yīng)(POC，point-of-care)傳感器可實(shí)現(xiàn)疾病標(biāo)志物的快速檢測(cè)，是重大疾病診療、術(shù)后康復(fù)監(jiān)測(cè)和健康監(jiān)測(cè)的重要路徑，也是生物電子學(xué)的重要發(fā)展方向之一。現(xiàn)有POC傳感器普遍面臨高成本挑戰(zhàn)，而特定疾病標(biāo)志物的長(zhǎng)期高頻率檢測(cè)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)人群帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。可再生POC傳感器利用單個(gè)器件實(shí)現(xiàn)疾病標(biāo)志物的多次靈敏檢測(cè)，為超低成本的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供新路徑。但是此類(lèi)POC傳感器在循環(huán)使用過(guò)程中面臨監(jiān)測(cè)物的反復(fù)污染難題，使得高靈敏度和優(yōu)異的循環(huán)使用次數(shù)難以兼得，直接制約了該領(lǐng)域的快速發(fā)展。
 

　　在國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院和北京市的支持下，國(guó)科大化學(xué)科學(xué)學(xué)院張鳳嬌課題組與中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所狄重安研究員、中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院李佳博士等合作，提出了藥物分子探針介導(dǎo)的有機(jī)電化學(xué)晶體管(DM-OECT)新理念，構(gòu)建了兼具高靈敏度和優(yōu)異可再生功能的血液生化物質(zhì)傳感器。該器件以吉非替尼藥物分子接枝的有機(jī)半導(dǎo)體為活性層，利用藥物分子與待測(cè)物的強(qiáng)相互作用實(shí)現(xiàn)高靈敏與特異性識(shí)別，同時(shí)利用表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)與藥物分子結(jié)合后的構(gòu)型變化將吉非替尼脫離半導(dǎo)體表面，構(gòu)成全新的“refresh-in-sensing(RIS，傳感中再生)”機(jī)制。基于此方法，優(yōu)化后DM-OECT器件的EGFR探測(cè)限可以達(dá)到fg/mL級(jí)，較此前報(bào)道的器件最低檢測(cè)限提升了兩個(gè)量級(jí)。更為重要的是，器件的循環(huán)使用次數(shù)突破200次，且對(duì)超低濃度的EGFR響應(yīng)靈敏度保持在-3.6±0.5%。此外，器件可實(shí)現(xiàn)非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)患者的全血EGFR定量檢測(cè)，傳感性能可以媲美酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)分析方法，且成本有望降低一個(gè)量級(jí)以上，為NSCLC高風(fēng)險(xiǎn)人群的EGFR低成本監(jiān)測(cè)提供了有效方法。
 

　　圖1、(a)面向健康監(jiān)測(cè)的可再生傳感器；(b)傳感后再生和(c)傳感中再生理念示意圖；DM-OECT器件(d)等效電路和(e)結(jié)構(gòu)示意圖，右圖為吉非替尼和PEDOT:PSS半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)式。

 

　　上述研究提出了藥物分子介導(dǎo)的有機(jī)生物電子器件構(gòu)建新思路，為低成本POC傳感器的制備與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了新的發(fā)展路徑。相關(guān)工作發(fā)表于 Nature Materials 上(doi: 10.1038/s41563-024-01970-5)，文章的共同第一作者為姜紫靈博士、葉德楷博士和項(xiàng)蘭義博士。
 

　　原標(biāo)題：化學(xué)科學(xué)學(xué)院張鳳嬌課題組在低成本與高靈敏度生物傳感器方面取得重要進(jìn)展