4.3用于阿尔茨海默病生物标志物检测


阿尔茨海默病的神经紊乱是进行性且不可逆的，会导致患者记忆丧失，且患者后期一般生活无法自理。β-淀粉样蛋白是临床早期诊断阿尔茨海默病的生物标志物。目前，已经有适配体生物传感器用于Aβ蛋白检测，基于这种电化学生物传感器开发的检测设备，具有灵敏度高、操作简单、性能稳定、成本低、可小型化的优点，有较好的临床应用前景。


ZHANG等发现，具有电活性的茎环适配体被固定在金电极上后，适配体上修饰的电活性物质二茂铁（Fc）可通过识别淀粉样蛋白寡聚体前后的构象变化导致的电荷转移量的变化来检测淀粉样蛋白寡聚体，茎环（B-3'Fc）适配体与淀粉样蛋白寡聚体结合后，Fc峰电流会降低；此外，通过优化交流伏安法的检测频率，可以进一步降低传感器的检测限，但同时会使检测范围变窄；基于这一发现，他们开发了一种基于茎环的电化学适配体传感器，可高选择性和高灵敏度地定量亚皮摩尔浓度的淀粉样蛋白寡聚体，可能有利于阿尔茨海默病的诊断。


4.4病原微生物标志物检测


微生物中的致病菌可以导致人类疾病，给人类健康和公共卫生带来诸多挑战。传统的微生物检测方法需要在培养基中培养病原菌，然后进行鉴定。用这种方法得到的结果虽然准确，但是至少需要4～7 d才能得到结果。其他方法，如酶联免疫吸附试验，依赖于抗原-抗体反应，易受JD足球反波胆APP下载值和温度等环境因素的影响。电化学适配体生物传感器病原体检测技术具有操作简单、成本低、灵敏度高、信号稳定、可小型化等诸多优势，且可与微制造工艺兼容，并进行真实样品检测。


DAI等发现，具有反式切割活性的Cas12a核酸内切酶可对单链DNA启动反式切割，将标记有亚甲基蓝的单链DNA固定在金电极电化学传感器，在待测物存在的条件下，Cas12acrRNA可启动对非特异性单链DNA的反式切割，使亚甲蓝的电流降低；基于这一发现，他们开发了一种基于CRISPR Cas12a（cpf1）的电化学生物传感器——E-CRISPR，为了证明其系统通用性，他们将开发的E-CRIPSR首次应用于人乳头瘤病毒和细小病毒B1916核酸检测，结果显示，由于优化了Cas12a体外反式切割的化学环境，无需任何酶促进扩增，E-CRISPR达到了皮摩尔水平的检测限；他们进一步设计了基于E-CRISPR级联的蛋白质靶点，用于检测临床样本中的转化生长因子-β1蛋白。相信在电化学和CRISPR的结合下，E-CRISPR可以成为便携、精准和低成本的即时诊断系统的强大推动力。E-CRISPR的检测原理见图3。

图3 E-CRISPR的检测原理


5总结和展望


适配体传感器在生物标志物的定量和定性检测上有很多的应用。寡核苷酸适配体被认为是可识别生物标志物的智能分子。但是，尽管适配体已经被用于多种传感平台，仍有很多需要解决的问题和挑战。


（1）大规模生产DNA/RNA适配体成本较高，且由于酶的存在，许多适配体在人血液中会被快速降解。有研究发现，添加具有生物相容性的官能团可提高其耐酶性；开发异种核酸作为有效和通用的适配体，在适配体的实际应用中也有较好的前景。


（2）灵敏度需要进一步提高。将适配体与量子点、金属纳米粒子等纳米材料结合，采用DNA纳米机器和滚动圆放大、聚合酶链反应等技术，可以提高适配体传感器的灵敏度。ZHANG等提出了一种组装方法——Bindinginduced DNA，可以检测复杂样本中低浓度的目标分子，这种检测方法可以应用于脂类、核酸、低聚糖、病毒和病原体等多种生物分子的检测。另外，信号放大也是在极低浓度被测物条件下提高检测灵敏度的有效策略。


（3）适配体临床检测应用受限。虽然目前关于适配体传感器的研究较多，但因信噪比较低、细胞基质和体液可能会掩蔽适配体、多通道检测困难等不足，使适配体传感器的临床应用受到很大限制。传感器的设计方面，可以将多个适配体固定在检测平台上，以同时检测多种疾病标志物；另外，以纳米技术为基础的检测平台，有望实现高选择性、高特异性、低成本、高效、快速、多通道检测的目标。相信随着研究的不断深入，适配体传感器会广泛应用于临床检测。