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韩国教授开发下一代生物传感技术:夹层式生物传感器

2018-11-07
关键词: 传感器 生物传感

  生物传感器有可能彻底改变我们监测人体、病原体、食物和环境污染物的方式。据麦姆斯咨询报道,来自韩国高丽大学(Korea University)的Man Bock Gu教授为大家详细解释了他在该领域的创新。他发表于《生物工程》期刊上的文章获得了生物工程研究所年度最佳论文奖的殊荣。

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  基于适体-抗体的夹层式生物传感器和基于适体配对的夹层式生物传感器

  以下是Man Bock Gu教授的采访记录。

  问:您能否解释一下何为生物传感器?

  答:生物传感器能诊断疾病或检测病毒,以及对人类和环境有害物质。生物传感器通常很小且方便操作。一款生物传感器应该具有三大主要组件:生物受体(生物分子)、换能器(通过电或光产生信号)和转换器(可以通过颜色或其它度量来读取)。理想的生物传感器可以轻松适配任何应用。

  问:您能否简要描述您一直为之努力的研究领域?

  答:我们正在开发基于适体的生物传感器,尤其是能够筛选成对的适体。适体是下一代生物受体,由DNA或RNA核酸组成,代替能够与特异性靶标相结合的抗体。一般而言,使用单个适体的生物传感器在信号生成或重现性方面是不稳定的。这就是大多数商业化生物传感器使用一对受体的原因(适体或抗体)。因此,我们正致力于开发一对适体,能够同时在两个不同位点结合相同的靶标,使得三明治结构(适体1-靶标-适体2)成为可能。事实上,我们拥有自己的适体开发技术,能够成功开发一对适体,我们把这种方法称为“Graphene-oxide SELEX(GO-SELEX)”。通过使用这种GO-SELEX,我们已经能够为包括蛋白质生物标志物和病毒在内的几种不同标靶开发出多对适体,并且非常成功,足以证明该技术的优势。

  问:与其它平台相比,基于适体的夹层式生物传感器的主要优点和缺点是什么?

  答:与基于适体的单一生物传感器相比,基于适体的夹层式生物传感器的优点是灵敏度和稳定性。由于基于适体的夹层式传感器使用两种不同的适体,主要适体捕获靶标,第二适体与产生信号的靶标结合,使用金纳米粒子、酶等可以独立扩增与靶标结合的信号。此外,由于信号是从第二适体独立产生,因此信号非常稳定且重复性好。

  问:您认为这项研究的潜在应用是什么?

  答:很明显,这些基于适体的夹层式生物传感器可以应用于横向流动测定,例如妊娠诊断试剂盒。基于适体的夹层式生物传感器还可以用于诊断人体疾病,检测流行性病毒或食物和环境中的污染物。

  问:有关这一系列研究,还存在哪些挑战或困难?

  答:在非常复杂的介质(如血液或排泄物)中开发靶标适体仍然是一项挑战。此外,找到小于1000道尔顿(Daltons)的小分子适体配对也非常具有挑战性。

  问:该领域还有哪些值得期待的进展呢?

  答:许多研究团队正在使用适体开发各种类型的生物传感器。横向测流条测定(lateral flow strip assay,LFSA)和电化学传感器尤其具有吸引力,上述平台易于使用且具有便利性和便携性。

  问:您对在生物工程研究所会议上赢得2018年“最佳论文”作何感想?

  答:我们很高兴能够获此殊荣,我希望该奖项能够让更多读者关注到论文以及《生物工程》期刊。