感应器检测唾液 有望取代部分抽血采样

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【大纪元2023年12月07日讯】(大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导)医疗保健中的血液检查是常见的步骤,但抽血对于一些人来说是痛苦的。不久前,美国的科学家发明了新的生物感应器,能以高灵敏度检测唾液中的一些生物标记物,且有望取代部分的抽血采样,可以减轻一些人的痛苦。

血液检查是提供有关个人健康的黄金标准,因为血液可以测定出人体中的血糖、激素、血型、脂肪和细胞指数等重要资讯。不过,血液检查需要频繁刺破手指收集少量血液,或被训练有素的护士抽取静脉的血。

相较之下,唾液中含有许多生物标志物也可以用来进行健康诊断,且收集过程是非侵入性的。不过大多数分析唾液样本的机器,都需要专业的实验室和设备,进行高精度和高灵敏度的测试,但这些都需要专业的人员进行操作,且需要花费时间,从数小时到数天不等。

为此,美国的科学家发明了一种新的生物感应器,可以从唾液中检测出葡萄糖单磷酸腺苷(一种与牙龈疾病相关的小分子,AMP)生物标记物。这种感应器有望提供一种既方便又准确的测试方法,提供家庭进行健康监测,且过程中无需针头。这项新的发明于今年11月22日发表在《美国化学学会》上,随后被十多家媒体引用和报导。

这种生物感应器由“电化学适配体”(Electrochemical aptamer-based,E-AB)方法改良而成。它透过涂有自组的适配体(链烷硫醇单层)在金电极上,并添加标靶(T)使得上面的适配体涂层和T能出现氧化还原反应产生电流,让感应器得以识别。

这些特性使得它可直接在未稀释、未刺激的人类全唾液中,进行连续、即时测量,且具有极高的灵敏度。若经过洗涤和储存在磷酸盐缓冲盐水中,还可重复使用。

因此,科学家们给感应器配上专门设计的DNA或RNA片段(适配体),与其所需目标结合时,可以产生电化学变化和可重复再利用。另外,测验结果能在15分钟内产生,这些特性有利于开发个人化的健康监测工具。

在初步测试中,科学家们发现AMP和葡萄糖浓度小于1mM时,E-AB感测器无法测量到讯号变化,只有在浓度大于10mM时才有讯号,这种结果降低了能发现唾液中葡萄糖和AMP的灵敏性。

为此,他们设计两种新的适配体,分别是3-trunc和6-trunc的变异体,放置在电极上,使感应器测量到的讯号增加。这种新的E-AB感测器变得更加灵敏,可以侦测到AMP和葡萄糖的浓度(解离常数),分别是∼0.1nM和∼0.05nM。

为了解改良后的E-AB感测器稳定性,科学家们做了一系列实验。结果显示,在未稀释的唾液中使用该仪器连续检测时,机器讯号刚开始会出现一些衰减,但之后呈稳定的状态,且能维持至少3天的稳定,这项结果让他们感到十分满意。

在15天实验中,多次使用解冻后唾液进行葡萄糖检测,发现该感应器都可以在7天内维持稳定检测,过程中还可以重复利用,只需黄金电极在4°C以下的1×PBS清洗和保存即可。

不过,若测试溶液中含有一定数量的镁离子(Mg2+)和钙离子(Ca2+),会影响到仪器的精确度,但科学家们表示可以透过其它方法减少这种干扰。

改良的E-AB感测器可以让患者在家中做简单且准确的测试,如果每次使用后清洗,他们的设备可在30秒后进行下一次测试,且感应器可以保持其灵敏度长达一周。

科学家们表示,这种简单的技术是第一个检测人类唾液中葡萄糖的技术,希望它能让家庭健康监测的侵入性更小且容易完成,特别是对于患有糖尿病等慢性病的人来说,用此方法可以减轻他们抽血时的痛苦。◇

责任编辑:连书华#

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