Joseph Wang&张良方：超灵敏和高选择性电化学生物传感器现身JACS！

 1

研究内容

传统的夹心免疫传感器依靠抗体识别层来选择性地捕获和检测目标抗原分析物。然而，这些传统亲和传感器的制造通常与电极的冗长和多步骤表面修饰相关，并面临来自复杂样品基质的非特异性吸附的挑战。

加州大学圣地亚哥分校Joseph Wang教授和张良方教授合作报告了一种独特的生物电子亲和传感器设计，该传感器使用天然细胞膜作为蛋白质检测和抗生物污染的识别层。基于此设计的电化学生物传感器检测肿瘤坏死因子α (TNF-α)细胞因子，展现出150 pM的检测限。相关工作以“Using Cell Membranes as Recognition Layers to Construct Ultrasensitive and Selective Bioelectronic Affinity Sensors”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。

 2

研究要点

要点1. 该细胞膜涂层技术构成了一种强大的自上而下的策略，用于在合成材料或设备上复制细胞膜的丰富生物功能。天然细胞膜涂层保留了膜蛋白和脂质，因此赋予涂层装置与生物系统接口的独特性能，包括捕获和分离生物靶标以及防止蛋白质非特异性吸附。

要点2. 作者采用人类巨噬细胞(MΦ)膜和人类红细胞(RBC)膜通过一步工艺涂覆电化学传感器。并检查了它们在检测膜亲和生物分子中的性能。MΦ膜上的天然蛋白质受体（TNF-α受体）用于捕获目标对靶细胞因子（抗原），而RBC膜有效地防止蛋白质的非特异性表面结合。

要点3. 作者选择肿瘤坏死因子-α(TNF-α)作为模型分析物，该传感器用于高度特异性、灵敏和快速检测 TNF-α细胞因子，展示出150 pM的显着检测限。而且孵育时间≤20分钟。此外，在复杂体液中或在高浓度多细胞因子环境中，也展现出对不同TNF-α痕量水平的良好分析性能。

不同细胞类型的多样性和独特功能为开发具有广泛应用的各种仿生传感平台提供了相当大的希望。使用这些修饰的膜可以进一步改善配体结合的动力学并减少孵育时间。这种使用天然细胞膜识别层来创建强大的生物亲和传感方法为生物传感器应用的新领域铺平了道路，以检测各种生物标志物。

 3

研究图文

图1. 用于TNF-α检测的基于细胞膜的生物电子亲和传感器。

图2. MΦ/RBC混合膜包覆生物电子传感器芯片的制备与优化。

图3. 混合细胞膜包被的生物电子传感器芯片的表征。

图4. 细胞膜包被的生物电子传感器芯片的分析性能。

 4

文献详情

Using Cell Membranes as Recognition Layers to Construct Ultrasensitive and Selective Bioelectronic Affinity Sensors

Eva Vargas, Fangyu Zhang, Amira Ben Hassine, Victor Ruiz-Valdepeñas Montiel, Rodolfo Mundaca-Uribe, Ponnusamy Nandhakumar, Putian He, Zhongyuan Guo, Zhidong Zhou, Ronnie H. Fang, Weiwei Gao, Liangfang Zhang,* Joseph Wang*

J. Am. Chem. Soc.

DOI: 10.1021/jacs.2c07956