電化學(xué)生物傳感器之醫(yī)學(xué)應(yīng)用

01.

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)

電化學(xué)生物傳感器利用了生物反應(yīng)的特異性，同時具有電化學(xué)分析方法的高靈敏度，因此可以實現(xiàn)對生物大分子之間相互作用的實時檢測。對于抗原、抗體之間結(jié)合與解離的動態(tài)平衡可以直觀地觀察到，并且較為準(zhǔn)確地測定抗體的親和力及識別抗原表位。

“太學(xué)術(shù)了，我要easy模式”

還記得上一期的這張魔性圖嗎？對，左手一個免疫球蛋白(IgG)抗體右手一個鉭電極，可以應(yīng)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的電化學(xué)生物傳感器誕生啦！

Gebbert等用硅烷化的方法將免疫球蛋白(IgG)抗體固定在鉭電極上，形成的電化學(xué)生物傳感器能夠在流通體系中檢測IgG。

其意義在于對灌注反應(yīng)器中培養(yǎng)雜化細胞過程中產(chǎn)生的單克隆抗體進行實時監(jiān)測。無需使用任何標(biāo)記試劑，操作簡便，且能監(jiān)測動態(tài)變化，

可以預(yù)見，在未來的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究中，電化學(xué)生物傳感器會有更加廣泛的應(yīng)用。

02.

生物醫(yī)藥

電化學(xué)生物傳感器的實時監(jiān)測性同樣被廣泛應(yīng)用與生物工程技術(shù)制藥領(lǐng)域，它能夠?qū)ι磻?yīng)進行嚴(yán)格監(jiān)視，并且迅速地獲取實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，大大加強了生物工程產(chǎn)品的質(zhì)量管理效率。

目前，在癌癥藥物的研制方面它正產(chǎn)生著不小的作用。有研究者實現(xiàn)了對癌細胞的體外培養(yǎng)，并通過電化學(xué)生物傳感器準(zhǔn)確地測試癌細胞對各種治癌藥物的反應(yīng)，經(jīng)過一系列研究性試驗可快速篩選出擁有最佳反應(yīng)藥效的治癌藥物。

附贈

癌細胞養(yǎng)成計劃V1.0

1.獨立的清潔級細胞房

2.二氧化碳氣源

3.能調(diào)節(jié)氣體比例、溫度、濕度的培養(yǎng)箱

4.培養(yǎng)皿，培養(yǎng)基

5.胎牛血清

6.冰箱、離心機、超凈工作臺等配套設(shè)備

7.經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)的操作人員

03.

臨床應(yīng)用

①血糖、乳酸、谷氨酰胺等體內(nèi)基質(zhì)的檢測水平對于臨床診斷具有重要意義；

②血藥濃度的檢測能指導(dǎo)臨床治療，從經(jīng)驗性轉(zhuǎn)向科學(xué)性；

③壓電基因傳感器能夠檢測肝炎病毒PCR產(chǎn)物，從而進一步診斷肝炎；

④乳酸測定儀作為一種商品酶傳感器被廣泛應(yīng)用于日常生活中。

無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)

黏人又兇殘的糖尿病君說：我作為終身性基因遺傳類疾病，如今的醫(yī)學(xué)研究水平尚不能奈我何被它附上身后臨床表現(xiàn)為血液和尿液中葡萄糖含量的異常增多，后期則會引起血管病變而導(dǎo)致的腎衰竭、心肌梗塞等并發(fā)癥。

只能通過調(diào)控病人體內(nèi)的葡萄糖代謝來達到穩(wěn)定體內(nèi)血糖濃度的目的，所以對頻繁測定糖尿病患者的血糖濃度是對一個重要的疾控手段。

然鵝——現(xiàn)在國內(nèi)外臨床上大多使用創(chuàng)傷性方法測定血糖濃度，例如手指刺血或者靜脈取血，然后進行檢測。這些方法不僅痛苦，而且易感染，難以做到動態(tài)連續(xù)監(jiān)測。

一種基于反離子電滲透原理的電化學(xué)生物傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)無創(chuàng)檢測血糖。該方法采用銀/氯化銀環(huán)形電極透皮抽取皮下低濃度葡萄糖，之后用電流型三電極電化學(xué)生物傳感器進行。

酶與電極之間進行電子傳遞的媒介體采用含鋨離子的氧化還原聚合物，降低工作電位的同時提高了靈敏度。電化學(xué)生物傳感器的敏感膜是葡萄糖氧化酶，與戊二醛交聯(lián)固定在聚環(huán)氧乙烷水凝膠中。

反離子電滲透原理如下圖所示。在皮膚表面施加一個小小的恒電流（＜5mA是不會痛噠），形成一個從表層經(jīng)皮下組織構(gòu)成帶電離子流后再回到表層的恒電流通道。反離子電滲透技術(shù)正是利用這個離子流將皮下組織液中的葡萄糖攜帶到皮膚的表面。

反離子電滲透原理

通過MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 技術(shù)中的濺射工藝可以制備電化學(xué)生物傳感器基礎(chǔ)電極。

首先在帶有保護膜的聚碳酸酯板上刻出所需要的電極圖形，然后揭去保護膜，留下掩膜，再利用濺射工藝將NiCr/Au合金濺射到聚碳酸酯板上，最后去掉掩膜即可得到所需要的金電極陣列。

然后采用絲網(wǎng)印刷工藝在參比電極和對電極上絲印銀/氯化銀漿，在120℃干燥箱內(nèi)干燥5分鐘后，即可得到傳感器的基礎(chǔ)金電極。

配合集成有反離子電滲透電極的葡萄糖生物傳感器的便攜腕式儀表，可以實現(xiàn)隨時隨地的血糖無創(chuàng)檢測。在儀表中集成有無線通訊模塊，可以發(fā)送檢測結(jié)果到患者佩戴的胰島素泵調(diào)整胰島素注射劑量，形成針對糖尿病的閉環(huán)無創(chuàng)胰島素治療系統(tǒng)。

接地氣的應(yīng)用——腕式無創(chuàng)血糖儀