研究内容

用于检测生物标志物的传感器的开发在疾病诊断中显示出令人兴奋的潜力。

中国科学院烟台海岸带研究所秦伟和梁荣宁提出了一种新的无标记双生物标志物检测电化学传感策略，该策略基于刺激响应分子印迹聚合物(MIP)修饰的纳米孔和聚合物膜计时电位传感器的组合。使用甲胎蛋白(AFP)和前列腺特异性抗原(PSA)作为模型生物标志物，所提出的传感器对AFP和PSA的检测限分别为0.17和0.42 ng/mL。相关工作以“Chronopotentiometric Nanopore Sensor Based on a StimulusResponsive Molecularly Imprinted Polymer for Label-Free DualBiomarker Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.作者描述了一种使用计时电位传感器检测双生物标记的新的通用策略。所提出的传感器是基于纳米孔与聚合物膜ISE的组合。纳米孔具有优异的机械和化学稳定性，并在细胞膜中表现出类似于蛋白质纳米通道的功能。通过在纳米孔上使用特定受体进行表面功能化，可以调节纳米孔的内表面和外表面的性质，使纳米孔对目标分析物具有高选择性。

要点2.恒电流施加在传感膜表面上的离子通量可以被样品溶液中的目标生物标志物和纳米孔中的刺激响应性MIP受体之间的识别反应阻断，从而引起电位的变化。作者选择对外部刺激(如pH、温度、光、电场和磁场)具有响应能力和对目标分析物具有分子识别能力的刺激响应性分子印迹聚合物(MIPs)作为受体，并使用乙酰胆碱阳离子作为指示离子。

要点3.甲胎蛋白(AFP)和前列腺特异性抗原(PSA)被用作生物标志物模型。通过使用不同的外部刺激(即pH和温度)，可以有效地调节纳米孔中修饰的刺激响应性MIP受体的识别能力，从而可以通过简单地切换两种外部刺激来实现无标记的计时电位双生物标记物检测。所提出的传感器对AFP和PSA的检测限分别为0.17和0.42 ng/mL。

研究图文

图1. AAO纳米孔功能化的示意图。

图2. 用于双生物标志物计时电位检测的纳米孔电位传感器的示意图。当pH或温度刺激被激活时，纳米孔中的特定MIP和生物标志物之间的识别事件阻断了指示离子通过纳米孔向膜的离子转移，从而导致相应的电位变化。

图3. 时间电位法检测AFP和PSA的传感机制示意图。

图4.（a）裸露的AAO纳米孔，（b）MIP改性的AAO纳米孔(不含AFP和PSA)，（c）MIP修饰的AAO纳米孔(含AFP和PSA)和（d）NIP改性的AAO纳米孔(具有AFP和PSA)的SEM。插图：靶培育后纳米孔内壁的轮廓。

图5. 缓冲溶液中（a）AFP和（b）PSA的定量测定。

文献详情

Chronopotentiometric Nanopore Sensor Based on a StimulusResponsive Molecularly Imprinted Polymer for Label-Free DualBiomarker Detection

Junhao Wang, Huihui Zhou, Rongning Liang,* Wei Qin*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c05817

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