基于蛋白质的微胶囊可以拯救传感器和生命

发布时间：2024-03-12 10:36:29 栏目：生活

导读 适配体是一种基于核酸的生物传感器，能够结合特定的蛋白质或小分子，提供了一种无需复杂的分析设备即可识别目标分子的方法。虽然它们越来越...

适配体是一种基于核酸的生物传感器，能够结合特定的蛋白质或小分子，提供了一种无需复杂的分析设备即可识别目标分子的方法。虽然它们越来越多地用于各种疾病的诊断应用，但它们作为癌症有效传感器的潜力尤其值得关注，因为癌症的早期检测可以带来超过 90% 的治愈率。然而，适体面临着严重的局限性，因为它们容易被生物样品(例如血液或唾液)中存在的核酸酶或带电蛋白质降解或聚集。这使得在不首先去除这些分子的情况下直接在临床样品中使用它们变得具有挑战性。最近，浦项科技大学(POSTECH)的一组研究人员使用基于蛋白质的微胶囊解决了这个问题。



由浦项科技大学材料科学与工程系教授 Seung Soo Oh 和 Sungwook Woo 以及博士生 Jinmin Kim 领导的研究小组开发了一种适配体传感器系统，可以直接从生物样本中快速检测目标分子，从而无需用于预处理过程。这项研究发表在专门研究生物传感器的国际期刊《生物传感器和生物电子学》上。

在这项研究中，研究小组基于蛋白质聚合物两亲物的自组装创造了称为蛋白质体的球形微胶囊。该微胶囊被设计为含有基于结构转换适体的适体传感器，可与目标分子发生反应，瞬间产生荧光信号，其表面由尺寸选择性半透膜组成，选择性地仅允许较小的目标分子通过同时有效阻止较大有害蛋白质的进入。结果表明，即使在未经处理的生物体液中，适体传感器的目标检测最佳性能也得到了充分保留，从而能够有效、快速地检测目标分子，例如雌二醇(一种与生殖器官癌症相关的重要女性激素)、多巴胺(一种神经递质)这表明帕金森病或阿尔茨海默病，以及可卡因，一种通常需要快速现场检测的受控物质。

研究人员开发的胶囊表现出对有害蛋白质的强大保护作用。例如，微胶囊内的适体传感器在高浓度核酸酶溶液(约为正常血清水平的 300,000 倍)中保持 18 小时未受损。此外，通过利用每个胶囊作为独立“反应容器”的特性，研究人员演示了同一混合物中多个适体传感器的独立操作，从而能够同时实时感测多个目标分子并监测它们各自的浓度变化。

领导这项研究的 Seung Soo Oh 教授解释说：“通过整合样品分离和目标检测，我们开创了一种新型小分子护理点生物传感器技术，可直接应用于血清等生物样品。” 他补充说：“这个平台有潜力彻底改变医学，涵盖早期疾病检测和个性化治疗。” 博士生 Jinmin Kim 表示：“基于蛋白质体的传感平台是一个多功能系统，因为只需改变内部的适体传感器，它就可以扩展到各种目标分子的传感器。”