青島科技大學(xué)研發(fā)抗干擾光電化學(xué)疾病標(biāo)志物傳感器

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展及生活水平的提高，身體健康越來越受到人們的重視。 對(duì)癌癥等重大疾病精確的早期診斷及有效防控，能夠有力保障人民的健康，從而為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。生物傳感器是重大疾病體外診斷的重要方式。在實(shí)際生物樣品中，往往含有多組分還原性較強(qiáng)的小分子及其它生物大分子，它們很容易污染傳感器表界面而產(chǎn)生干擾信號(hào)，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的可靠性大大受限。通過發(fā)展新型的傳感體系及信號(hào)策略，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中低濃度疾病標(biāo)志物的精準(zhǔn)檢測(cè)是當(dāng)前的科學(xué)前沿問題。

針對(duì)上述問題，青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院羅細(xì)亮教授課題組近期報(bào)道了一種新穎的肽基陰極光電化學(xué)疾病標(biāo)志物傳感器，該成果以“Peptide-Based Photocathodic Biosensors: Integrating a Recognition Peptide with an Antifouling Peptide”為題，發(fā)表在美國化學(xué)會(huì)期刊Analytical Chemistry上。

該策略中，以ITO導(dǎo)電玻璃作為基底，電化學(xué)沉積CuBi2O4并修飾Au納米顆粒后，得到CuBi2O4/Au光陰極。CuBi2O4是一種無毒的P型三元化合物半導(dǎo)體，其固有的帶隙約為1.79 eV，能夠有效吸收太陽光譜中的可見光區(qū)域。貴金屬Au納米顆粒由于其表面等離子體共振效應(yīng)而表現(xiàn)出優(yōu)良的導(dǎo)電性和光學(xué)特性，能夠與接觸的CuBi2O4產(chǎn)生激子-等離子體耦合效應(yīng)，有效延長激發(fā)電子的壽命，增加電荷總密度，從而產(chǎn)生明顯的陰極光電流輸出。

該肽基傳感器的顯著特征是，在光陰極上同時(shí)修飾有識(shí)別多肽和防污多肽。識(shí)別多肽序列為PPLRINRHILTR，它與人絨毛膜促性腺激素(hCG)具有較強(qiáng)的特異性親和力。與傳統(tǒng)的抗體識(shí)別探針相比，短鏈的多肽識(shí)別探針空間位阻小，有效減少了光陰極的電流輸出損失。防污多肽序列為EKEKEKEPPPPC，所形成的防污界面對(duì)非特異性生物大分子具有良好的抗吸附性能。與BSA等傳統(tǒng)的封閉試劑相比，防污多肽空間位阻小、表面阻斷性能強(qiáng)。基于光陰極明顯的電流輸出，結(jié)合識(shí)別多肽與防污多肽的優(yōu)異特性，所構(gòu)建的肽基陰極光電化學(xué)疾病標(biāo)志物傳感器能夠在復(fù)雜生物基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的高靈敏、精準(zhǔn)檢測(cè)。

該研究成果，第一作者是2018級(jí)碩士研究生顧士亭，通訊作者是羅細(xì)亮教授和范高超博士。本工作得到了國家自然科學(xué)基金(22074073，21275087)、山東省泰山學(xué)者建設(shè)專項(xiàng)基金(ts20110829)等項(xiàng)目的支持。