便攜式光電化學(xué)PEC免疫分析儀用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)乳腺癌生物標(biāo)志物

傳統(tǒng)光電化學(xué)檢測(cè)中為了測(cè)量微弱的光電流常常需要昂貴且復(fù)雜的電化學(xué)工作站和相應(yīng)的配件，這在一定程度上使儀器復(fù)雜化，限制了光電化學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)向低成本和便攜性發(fā)展。因此，用微型器件取代電化學(xué)工作站和相應(yīng)配件的策略是一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)，可以加速光電化學(xué)生物分析從實(shí)驗(yàn)室到現(xiàn)實(shí)生活的轉(zhuǎn)化。

近期，福州大學(xué)唐點(diǎn)平課題組報(bào)道了一種基于智能手機(jī)的便攜式光電化學(xué)（PEC）免疫分析儀，用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)乳腺癌生物標(biāo)志物（人類表皮生長因子受體2，HER2），相關(guān)研究成果以題為“Smartphone-Based Photoelectrochemical Immunoassay with Co?S?@ZnIn?S? for Point-of-Care Diagnosis of Breast Cancer Biomarker”的論文發(fā)表于Research期刊。

該研究構(gòu)建了一種分體式便攜式光電化學(xué)免疫傳感平臺(tái)，結(jié)合高度集成的小型化設(shè)備和Co?S?@ZnIn?S?修飾的絲網(wǎng)印刷電極，用于HER2的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并通過智能手機(jī)讀取檢測(cè)結(jié)果（圖1）。目標(biāo)物識(shí)別的免疫反應(yīng)能夠放大Co?S?@ZnIn?S?的光電流信號(hào)。

在手持式小型電路板的協(xié)助下，可以測(cè)量對(duì)應(yīng)于不同濃度HER2的光電流，并通過藍(lán)牙傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)進(jìn)行顯示。這項(xiàng)工作將PEC測(cè)量的靈敏度與微型電路板和智能手機(jī)的便攜性相結(jié)合，與傳統(tǒng)PEC測(cè)定相比，可提供更小的樣品量和更便攜的操作。

圖1 光電化學(xué)免疫分析傳感原理

在探討了光電免疫過程放大Co?S?@ZnIn?S?光電流可行性之后，研究人員搭建了一個(gè)便攜式的檢測(cè)裝置（圖2）。具體包括LED燈、3D打印支架、自行設(shè)計(jì)的集成電路和智能手機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)。

零件裝配過程的照片和裝配結(jié)果如圖2（a）所示。該傳感體系在滿足便攜式的基礎(chǔ)上擁有較好的檢測(cè)限，為3.5 pg/mL。

圖2 基于智能手機(jī)的便攜式檢測(cè)HER2的光電化學(xué)傳感系統(tǒng)

綜上所述，該工作實(shí)現(xiàn)了在智能手機(jī)上測(cè)量光電流，并使用線性方程計(jì)算樣品中HER2的濃度，診斷結(jié)果可以輕松共享或傳輸?shù)教囟ǖ臄?shù)據(jù)平臺(tái)。

結(jié)合光電傳感技術(shù)和集成電路技術(shù)的高靈敏度，所提出的免疫測(cè)定能夠以3.5 pg/mL檢測(cè)HER2，遠(yuǎn)低于臨床閾值。

鑒于其出色的檢測(cè)性能和高度集成的電路，無需額外的電化學(xué)工作站和繁瑣的控制系統(tǒng)，開發(fā)的智能手機(jī)光電化學(xué)免疫分析為即時(shí)檢測(cè)的發(fā)展開辟了一條新方法，適用于臨床診斷。

審核編輯：劉清