新型生物传感器诞生,患者可以自己诊断疾病!

近日,瑞士科研人员利用发光蛋白开发出一种新型的生物传感器,只需一滴血就可以精准测试出人体代谢物的水平,因其准确性高、操作简单,将成为诊断和监测多种疾病的首选工具。

 

生物传感器(biosensor),是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统。生物传感器具有感受、观察和反应三大功能。

 

代谢物是人体新陈代谢产生的化合物,人体疾病或者损伤会导致血液中的的代谢物水平产生显著的变化。例如,血液苯丙氨酸水平的升高是遗传病苯丙酮尿症的特征。该病患者必须定期检测血液中的苯丙氨酸水平。目前的检测手段需将血样送达实验室,而几天后结果才能送达患者,这种延迟导致疾病诊疗管理的复杂化。

 

为此,瑞士洛桑联邦理工学院和德国马克斯·普朗克医学研究所的研究人员开发了一种在几分钟内测量血样中代谢物浓度的方法。研究结果已在最新一期美国《科学》杂志上发表。

 

研究人员利用一种发光蛋白开发出了新型生物传感器,它可通过不同的酶催化反应改变颜色,这意味着可以通过分析发光的颜色来确定代谢物浓度。使用不同的酶催化反应,同一传感器就能测定包括苯丙氨酸、谷氨酸、葡萄糖等各种代谢物的水平。

 

以测量苯丙氨酸水平为例,先从患者手指采一滴血,然后将血样加入反应缓冲液中再用于含生物传感器的试纸。当苯丙氨酸超出正常水平时,传感器发出的光会从蓝色变为红色,这种变化用日常数码相机或智能手机都能检测到。最后通过颜色变化来计算苯丙氨酸浓度。整个过程只需10分钟到15分钟。

 

由于操作简单准确,患者自己就能进行测试。研究人员目前正在寻找进一步简化测试并实现自动化操作的方法。


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