據麥姆斯咨詢報道，近日，美國加州理工學院（Caltech）的科學家首創(chuàng)了一款可無線檢測人體汗液中炎癥生物標志物C反應蛋白（CRP）的可穿戴皮膚傳感器。該傳感器集成了離子電滲汗液提取，用于汗液采樣和試劑路徑調整的微流控通道，以及用于量化C反應蛋白的基于石墨烯的傳感器陣列（通過具有C反應蛋白抗體功能的電極捕獲抗體結合金納米顆粒），量化離子強度、pH和溫度以實現(xiàn)C反應蛋白傳感器的實時校準。該傳感器將使患者和醫(yī)療專業(yè)人員更容易跟蹤他們的健康狀況，無需進行高侵入性血液檢測。

炎癥對我們每個人來說都非常熟悉，例如皮膚發(fā)紅、疼痛和腫脹，許多生化標志物也與之有關。

C反應蛋白作為其中一種標志物，也被稱為CRP，由肝臟分泌，其在血液中的濃度是基本健康狀況的有力指標，濃度變化往往與炎癥相關。

Wei Gao所在的實驗室負責開發(fā)一系列可穿戴汗液傳感器，比如本文提到的新型可穿戴皮膚傳感器，他表示，與其它汗液傳感器可檢測到的分子相比，C反應蛋白更難被檢測到。其中一個原因是，與其它生物標志物相比，C反應蛋白在血液中的濃度要低得多。

這主要是因為與其它生物標志物分子相比，C反應蛋白分子要大得多，這意味著它們很難從血液中分泌到汗液中。而另一個原因是敏感的C反應蛋白檢測需要獨特的實驗室步驟來清洗樣本，以確保檢測的一致性。

“以前，這些都是阻礙人們進行可穿戴C反應蛋白傳感的主要障礙。我們需要高靈敏度傳感器來自動監(jiān)測皮膚上濃度非常低的C反應蛋白。”加州理工學院醫(yī)學工程助理教授Wei Gao表示。

與Wei Gao和他所在團隊研發(fā)的其它傳感器一樣，這款C反應蛋白傳感器是在激光雕刻的石墨烯上構建而成的。石墨烯是多小孔結構，這些小孔形成了巨大的表面積。而這些孔由固定C反應蛋白的抗體和在某些條件下能夠產生小電流的獨特分子（氧化還原分子）固定。

此外，該傳感器包含金納米顆粒，攜帶一組分離的C反應蛋白抗體（檢測抗體）。

當C反應蛋白分子通過汗液進入傳感器時，它們會固定在金納米顆粒的檢測抗體和石墨烯的抗體上，暫時將納米顆粒粘合在石墨烯上，并激活氧化還原分子以產生電流，該電流可以通過固定在傳感器上的電子組件進行量化。

由于每個金納米顆粒都包含幾種檢測抗體，它們可以放大單個C反應蛋白分子所提供的不同的微小信號。

考慮到不同人體之間汗液成分的不同對生物傳感器電化學信號的影響，研究人員還開發(fā)了其它功能來量化汗液中的離子濃度、皮膚溫度和汗液pH。

Wei Gao表示，這項工作初步表明，汗液中C反應蛋白可以被精確檢測，并且與血液中的對應物具有良好的相關性，這對他的實驗室工作和實際醫(yī)學應用都有一定影響。

“這是一個通用平臺，可以讓我們監(jiān)測體液中極低濃度水平的分子。我們希望將這個平臺擴展到監(jiān)測其它臨床相關的蛋白質和激素分子?！盬ei Gao表示。

他補充道：“我們也想看看這是否可以用于慢性病管理。炎癥對許多患者來說是一種潛在風險。如果他們可以居家監(jiān)測，就可以識別風險，并得到及時治療?！?/p>

這項研究得到了美國心臟協(xié)會（American Heart Association，AHA）、美國國立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health，NIH）、美國國家科學基金會（National Science Foundation，NSF）、海軍研究辦公室（Office of Naval Research，ONR）、煙草相關疾病研究計劃（Tobacco-Related Disease Research Program，TRDRP）、斯隆研究獎（Sloan Research Fellowship）和雪松西奈（Cedars-Sinai）科技風險投資內部項目基金（Technology Ventures Internal Project Fund）的資助。

審核編輯：劉清