研究人员研发了一种可检测与肥胖有关的脂联素的生物传感器

前言


肥胖是世界上最大的健康问题之一。在世界各地进行的研究表明,大约20 %的人患有肥胖症。此外,从1975年到2014年,成年男性的肥胖率从3.2 %上升到10.8 %,成年女性从6.4 %上升到14.9%。除了限制日常活动和引起自信心问题外,许多疾病如心脏病、高血压、糖尿病、关节疾病、高胆固醇、呼吸系统疾病、胆囊疾病等都与肥胖有关。脂联素是脂肪组织细胞因子之一,是一种新定义的脂肪细胞因子,参与胰岛素、葡萄糖和脂肪细胞代谢。人类脂联素是一种30 kDa蛋白质,含有248个氨基酸,由apM1基因编码。脂联素虽然分子量较大,但结构上与胶原蛋白相似,因此被纳入胶原蛋白家族。不考虑体脂比,也有报道称脂联素与胰岛素敏感性呈正相关。今天,由于不健康的营养和久坐不动的生活而增加的肥胖人数应该得到控制,并且应该尽早检测体内脂联素水平,以降低由此引起的疾病风险。用生物传感器早期检测脂联素水平,可能是预防和治疗心血管疾病、免疫疾病、关节疾病的理想手段,尤其是肥胖症相关疾病的新目标。


研究内容


土耳其的科学家开发了一种新的生物传感器来检测脂联素,脂联素是早期诊断肥胖症的重要生物标志物,肥胖症是许多疾病的触发因素。生物传感器的设计是基于通过3-GOPS固定脂联素抗体,这是一种硅烷试剂,以获得氧化铟锡表面突出的反应性环氧树脂末端。在对制造和表征研究(如储存寿命、再现性和可重复性)进行特定优化实验后,测试了其对真实人血清样品的适用性。此外,还将真实人血清样品的结果与参考方法酶联免疫吸附试验的结果进行了比较。


实验方法


该工艺的第一阶段是清洁氧化铟锡的表面,以便从表面去除有机污染物。为此,用丙酮和肥皂溶液在超纯水中超声清洗氧化铟锡电极10分钟。然后用超纯水洗涤,并在氩气流下干燥。生物传感器的制作主要包括四个步骤。(1)羟基化过程,(2)用3-GOPS物质的硅烷化过程,(3)将抗脂联素固定在修饰电极表面,(4)用牛血清白蛋白溶液进行抗体隔断。为了表面的羟基化,在黑暗条件下将电极浸入包括超纯水/过氧化氢/氢氧化铵(5∶1∶1,v/v)的混合溶液中90分钟。结束时,再次用超纯水轻轻清洗电极。这样,羟基出现在氧化铟锡-聚醚砜电极表面。然后将羟基化的氧化铟锡电极移入3-GOPS溶液(0.1 %,在甲苯中),并浸泡16小时。接下来,用超纯水洗涤电极。随后在抗脂联素抗体溶液中冲洗45分钟。通过用超纯水清洗电极来除去未结合的或物理吸附的抗脂联素分子。为了阻断游离和反应性糖氧基末端,将生物传感器在牛血清白蛋白(0.5 %)溶液中漂洗一小时。生物传感器用超纯水清洗后即可使用。一直保持在4 ◦C以下,直到使用。

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所提出的生物传感器系统的固定方案。

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生物传感器不同制作步骤的电化学表征

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物传感器表面的红外光谱研究

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生物传感器制作的优化实验

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adiphonectin校准实验和kramers-kronig变换


结论


该研究基于检测抗脂联素抗体与脂联素相互作用的原理,成功研制了一种新型电化学生物传感器。这项研究的首要任务是构建一种新的生物传感系统来检测血清样本中的脂联素。因为根据最新研究,仅有四种生物传感系统被报道用于脂联素分析。他们获得了一种具有非常优越的脂联素检测特性的生物传感系统。以3-GOPS为硅烷试剂修饰的免疫传感器具有检测技术简单、灵敏度高、检出限低、重复性好、储存期长、重现性好等优点。基于氧化铟锡的生物传感器具有制造简单和成本极低的额外优点。此外,本研究中提出的生物传感器具有较大的检测范围(在25 pg/mL和2500 pg/mL之间,脂联素的LOD值为20.19 pg/mL)。此外,将该生物传感器应用于实际的人血清样本进行脂联素检测,获得了兼容且正确的结果。此外,该生物传感器的实际样品分析结果也得到了基于酶联免疫吸附试验的参考方法的验证。结果表明,该生物传感器中基于氧化铟锡的工作电极非常适用于临床过程中脂联素的检测。


文章来源


https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.129051。

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