长春应化所张强等人Anal. Chem.：一种集成汗液传感器同步检测多种动脉粥样硬化生物标志物
研究内容
临床上经常通过测量血液粘度、血流量和血液损伤水平来评估动脉粥样硬化状况。与精准医学相结合，开发方便、无创的动脉粥样硬化诊断方法至关重要。
中国科学院长春应用化学研究所张强和中国人民解放军联勤保障部队第九八九医院 Qi Chang 设计了一种集成的电化学传感器，同时检测汗液中的胆固醇、转铁蛋白和 K + ，这些都是动脉粥样硬化的生物标志物指标。这传感器显示出对动脉粥样硬化状态进行常规个性化评估的良好前景，这是精确医学的一个值得注意的科学进步。 相关工作以“ An Integrated Sweat Sensor for Synchronous Detection of Multiple Atherosclerosis Biomarkers ” 为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。
研究要点
要点1 . 该传感系统是通过丝网印刷技术在柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯 ( PET ) 基板上制备的，该基板由三个工作电极、两个参比电极和一个对电极组成。在工作电极表面连续电沉积了多壁碳纳米管 ( MWCNTs ) 和碳量子点 ( C QDs ) 。固定化CQDs的MWCNTs支架提供了大量的活性位点。CQDs降低了电子转移电阻，提高了电子转移速率常数 ( k 0 ′ ) 。在三个电极表面上沉积了特定的分子传感元件。
要点2 . 传感机制 ： β-CD共价连接在电极表面，作为选择性胆固醇识别的宿主。识别反应导致电信号随胆固醇浓度的变化。对于转铁蛋白检测，一种锚定在工作电极表面的高选择性分子印迹聚合物 ( MIP ) 。转铁蛋白插入MIP分子腔会阻碍电子转移，导致电流信号减少。通过在工作电极上沉积K + 离子选择膜 ( ISM ) 来制备K + 传感器。ISM的K + 选择性 磁导率导致电极表面上与 K + 成比例的独特电势差。
要点3 . 该传感 器 为痕量汗液生物标志物 ( 胆固醇、转铁蛋白和K + )的超灵敏检测提供了一个高度电化学活性平台。 集成的非酶传感器表现出优异的长期稳定性。通过同时检测接受预先设计的日常活动的志愿者汗液中的三种动脉粥样硬化生物标志物，成功证明了该传感器的实用性。
研究图文
图1 . （ a） ( I ) M-SPE和 ( II ) C-SPE的SEM。（b）SPE、M-SPE和C-SPE在5 mM K 3 [Fe ( CN ) 6 ]溶液中以100 mV/s的扫描速率的CV。（c）电极的Nyquist图。（d）C-SPE 在 扫描速率范围为10-500 mV/s 内 的CV。（e）阴极和阳极峰值电流与扫描速率平方根的关系 。
图 2. （ a）胆固醇传感器的传感机制示意图。（b）传感器在人造汗液中胆固醇0-100 μM范围内的DPV。（c）胆固醇传感器的相应校准曲线。（d）胆固醇传感器的选择性测试。I：0.1 M PBS；II、10 -7 M胆固醇；III：10 -7 M胆固醇+10 -6 M尿素；IV：10 -7 M胆固醇+10 -6 M葡萄糖；V：10 -7 M胆固醇+10 -6 M尿酸；VI：10 -6 M胆固醇。（e）10个独立的胆固醇传感器进行再现性测试。（f）胆固醇传感器在20天内的长期稳定性。（g）胆固醇传感器在 实际汗液中的 DPV。（h）在实际汗液中测试时的相应校准曲线。
图 3. （ a）转铁蛋白传感器的传感机制。（b）转铁蛋白传感器在人工汗液中0-10 -2 g/L浓度范围内的安培响应。（c）相应的校准曲线。（d）转铁蛋白传感器的选择性测试。（e）10个独立转铁蛋白传感器和10 -5 g/L转铁蛋白进行再现性测试。（f）转铁蛋白传感器在20天内的长期稳 定性。（ g）转铁蛋白传感器在真实汗液中的安培响应。（h）实际汗液分析的转铁蛋白传感器的相应校准曲线。
图4 . （ a）K + 传感器的感应机构。（b）人工汗液中K + 传感器在10 -7 -10 -1 M浓度范围内的OCPT响应。（c）相应的校准曲线。（d）K + 传感器在不同pH下的OCPT响应。（e）在存在各种离子的情况下对K + 传感器进行离子干扰测试。（f）10个K + 传感器进行重复性测试。（g）K + 传感器在1小时测量期间的信号稳定性。（h）K + 传感器在20天内具有10 mM K + 的长期稳定性。（i）K + 传感器在实际汗液中的OCPT响应和（j）相应的校准曲线。
图5 . （ a）传感器对摄入三个鸡蛋后汗液样本中（I）胆固醇、（II）K + 和（III）转铁蛋白的反应。（b）传感器对摄入0.375 g KCl后汗液样本中（I）胆固醇、（II）K + 和（III）转铁蛋白的反应。（c）摄入2.5 mg铁元素后，传感器对汗液样本中（I）胆固醇、（II）K + 和（III）转铁蛋白的反应。（d）三名具有不同BMI值的受试者对汗液中（I）胆固醇、（II）K+和（III）转铁蛋白的传感器反应。
文献详情
An Integrated Sweat Sensor for Synchronous Detection of Multiple Atherosclerosis Biomarkers
Jingwei Wei, Xieli Zhang, Qi Chang,* Samuel M. Mugo, Qiang Zhang*
Anal. Chem.
DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c03310
