基于梯度孔中空纖維膜構(gòu)建了新型酶膜生物傳感平臺

即時檢驗(yàn)（Point-of-care Testing, POCT）技術(shù)致力于開發(fā)易于使用、無需設(shè)備的方法來實(shí)時監(jiān)測人類代謝物和疾病生物標(biāo)記物。它可以用于監(jiān)測諸如動脈粥樣硬化、高血壓、糖尿病等慢性疾病，以及診斷包括心肌梗塞、中風(fēng)、敗血性休克在內(nèi)的急性疾病。在各種POCT傳感技術(shù)中，電化學(xué)傳感器因其定量的電信號傳導(dǎo)、快速響應(yīng)和低檢測限而被廣泛使用。POCT中常用的電化學(xué)傳感器主要由平面電極組成。但是，當(dāng)將平面結(jié)構(gòu)應(yīng)用于復(fù)雜的生物樣品時，這種結(jié)構(gòu)缺乏將分析物與干擾物分離的能力，比如全血檢測。平面電極的二維結(jié)構(gòu)還限制了活性物質(zhì)的充分固定和信號傳輸，從而嚴(yán)重影響了傳感精度。因此，開發(fā)具有選擇性血液分離、高靈敏度和高精度的微型三維生物傳感器至關(guān)重要。

浙江大學(xué)黃小軍團(tuán)隊(duì)基于梯度孔中空纖維膜（HFM）構(gòu)建了新型酶膜生物傳感平臺。首先將梯度孔中空纖維膜作為三維支架，在支架上原位合成導(dǎo)電聚苯胺（PANI）和鉑納米顆粒（Pt NPs），以實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)性和催化效率。梯度孔中空纖維膜獨(dú)特的結(jié)構(gòu)提供了混合流體動力學(xué)模型，包括內(nèi)腔中的毛細(xì)作用力和有序孔中的流體擴(kuò)散，有利于毛細(xì)管方向的快速虹吸和徑向方向的均勻擴(kuò)散。更重要的是，匹配的中空纖維膜梯度孔徑表現(xiàn)出色的血液篩分性能，既消除了細(xì)胞干擾又提高了即時檢測過程中的準(zhǔn)確性。納米結(jié)構(gòu)的PANI和Pt NP增加了電極面積和催化電流，從而提高了生物傳感器的靈敏度。此外，三維多孔結(jié)構(gòu)和原位沉積的導(dǎo)電聚合物實(shí)現(xiàn)分離與檢測的協(xié)同耦合，從而滿足POCT采樣過程中的微量采樣、分離、傳質(zhì)與響應(yīng)等功能，首次實(shí)現(xiàn)構(gòu)建將互連導(dǎo)電納米材料、選擇性血液分離膜模塊和梯度孔載酶結(jié)構(gòu)集成于一體的即時電化學(xué)生物傳感器平臺。它為設(shè)計(jì)多功能三維電化學(xué)生物傳感器提供了一種有前途的策略，有望促進(jìn)其在資源有限地區(qū)，大規(guī)模人群篩查和突發(fā)公共衛(wèi)生事件中的大規(guī)模應(yīng)用。

相關(guān)成果以“Capillary-driven blood separation and in-situ electrochemical detection based on 3D conductive gradient hollow fiber membrane”為題發(fā)表在高水平期刊Biosensors and Bioelectronics (IF=10.257) ;

論文的第一作者為浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系黃小軍副教授團(tuán)隊(duì)的博士研究生吳慧敏；通訊作者為浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系黃小軍副教授、杭州師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院陳大競教授。該項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

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