植入式傳感器可持續(xù)監(jiān)測炎癥水平
科技日報(bào)訊 （記者張佳欣）受大自然啟發(fā)，美國西北大學(xué)生物工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種植入皮下的傳感器，可實(shí)時(shí)跟蹤活體動物蛋白質(zhì)水平的波動，測量炎癥標(biāo)志物的變化。相關(guān)論文發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，標(biāo)志著醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑。
為了檢測生物體液中的蛋白質(zhì)，科學(xué)家通常使用能與特異蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA受體。然而，這些受體功能過強(qiáng)，一旦結(jié)合蛋白質(zhì)便難以釋放，因此無法實(shí)時(shí)測量血液蛋白質(zhì)的波動。
此次，研究團(tuán)隊(duì)從大自然中獲得靈感。他們觀察到蘋果樹搖動可使蘋果掉落，于是設(shè)想若能以類似方式搖動傳感器上的DNA受體以釋放蛋白質(zhì)，即可實(shí)現(xiàn)傳感器實(shí)時(shí)重置。他們應(yīng)用了一個(gè)交變電位電極，使DNA鏈產(chǎn)生振蕩，從而成功釋放了蛋白質(zhì)并重置了傳感器。
這些納米傳感器像一排排球狀的擺錘，每個(gè)擺錘都由一條雙鏈DNA繩組成。DNA鏈一端連接在電極上，另一端連接著一種能與特異目標(biāo)蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA片段。當(dāng)施加交變電場時(shí)，這些擺錘狀的傳感器來回?cái)[動，從而在短短一分鐘內(nèi)甩掉與之結(jié)合的蛋白質(zhì)，并準(zhǔn)備捕獲新的蛋白質(zhì)。
在概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，研究人員制造了一種可植入的微型傳感器裝置，其電極和傳感器被置于一根微針內(nèi)。該裝置類似于連續(xù)血糖監(jiān)測儀，放置在皮膚上，而微針能刺入皮膚以采集液體樣本。結(jié)果顯示，該傳感器準(zhǔn)確且靈敏地測量了糖尿病大鼠體內(nèi)的炎癥蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物水平，測量結(jié)果與檢測體液中蛋白質(zhì)的金標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室方法高度一致。
