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新型生物传感器能定量检测一滴血中的代谢物浓度

导读: 在一项新的研究中,来自德国马克斯-普朗克医学研究所、海德堡大学儿童医院、瑞士洛桑联邦理工学院和洛桑大学医院的研究人员开发出一种新型生物传感器,它能够利用一滴血准确地定量测试代谢物浓度。

据报道,在一项新的研究中,来自德国马克斯-普朗克医学研究所、海德堡大学儿童医院、瑞士洛桑联邦理工学院和洛桑大学医院的研究人员开发出一种新型生物传感器,它能够利用一滴血准确地定量测试代谢物浓度。这种方法的准确性和简单性可能让它成为一种诊断和监测多种疾病的首选工具。相关研究结果发表在2018年9月14日的Science期刊上,论文标题为“Semisynthetic sensor proteins enable metabolic assays at the point of care”。论文通信作者为马克斯-普朗克医学研究所的Kai Johnsson教授。

据了解,疾病或损伤能够导致血液中的代谢物水平发生显著变化,其中代谢物是人体新陈代谢产生的化合物。比如,血液中增加的苯丙氨酸水平是遗传疾病苯丙酮尿症(PKU)的一种典型特征。患有PKU的婴儿中的血液苯丙氨酸水平需要通过饮食加以控制,以避免不可逆的大脑损伤。因此,必须能够定期监测血液中的苯丙氨酸水平。

然而,这种监测当前需要将血液样品送到实验室,而且结果需要几天才能到达患者手中。这种延迟常常使PKU患者及其医生对疾病的管理复杂化。如果能够即时测试(POCT)疾病相关代谢物的血液浓度(理想情况下由患者自己开展),则对多种疾病的治疗就可能得到改善。

为了解决这个问题,这些研究人员开发出一种在几分钟内测量少量血样中代谢物浓度的方法。这种方法已在海德堡大学儿童医院和洛桑大学医院的患者中得到验证。

事实上,这种方法是非常简单的。就苯丙氨酸而言,通过无痛手指刺破从患者身上取出一滴血。然后将一部分血液样品加入反应缓冲液中并且将它添加到含有这种生物传感器的试条上。当苯丙氨酸被消耗和NADPH产生时,这种生物传感器发出的光会呈现出从蓝色变为红色的颜色变化——这种变化可通过日常的数码相机或智能手机加以检测。随后这种颜色变化就被用来计算苯丙氨酸浓度。

这种方法的整个过程仅需10到15分钟,能够做到即时测试(POCT),而且所需的血液量仅为0.5μl。

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