双模电化学生物传感器：检测糖化白蛋白和葡萄糖，助力糖尿病的准确诊断
2025-06-04 21:57:01 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
这种创新的生物传感器设计能够同时可靠、经济高效地检测两种生物标志物：糖化白蛋白和葡萄糖，为糖尿病的早期临床分析提供了一种有前途的候选方案。
糖尿病已经是普遍存在的慢性疾病之一，其特点是血糖水平失调，必须及早诊断，才能有效控制和预防并发症。血液中的葡萄糖能反映即时血糖状况，而糖化白蛋白（GA）则能提供中短期血糖控制情况，因此，同时检测这两种生物标志物能进行更全面的血糖评估，提高诊断准确性。
电化学传感技术具有成本低、携带性好、灵敏度高以及操作简单等明显优势。电化学免疫传感器凭借与生物物质、成分和事件的高度相容性而脱颖而出，其通过放大目标分析物的特异性电化学信号来确定抗原抗体的结合。然而，提高电化学免疫传感器的灵敏度仍然具有挑战性，因为人体内的蛋白质标靶处于超微量水平。尽管许多免疫传感器具有很高的检测效率，但其复杂性限制了适用性。
在葡萄糖传感器中，电化学技术可以与生物催化反应相结合，传感器主要可以分为酶型和非酶型。葡萄糖氧化酶（GOx）因其高灵敏度而被广泛用作各种传感元件的生物催化剂之一，它能催化葡萄糖与分子氧氧化，生成葡萄糖酸内酯和过氧化氢。二茂铁，特别是其单羧酸衍生物（Fc）是酶型葡萄糖传感器中广泛使用的介质，可促进GOx与电极之间的电荷转移。过去几十年来，功能纳米材料通过增加电极活性表面积、反应活性和电导率，大大提高了电化学生物传感器的性能。氧化石墨烯（GO）、金纳米颗粒（AuNPs）和二维二硫化钼钨（2D MoWS₂）这三种强大的组合技术为创新开辟了新途径，使下一代生物传感器的设计具有更高的灵敏度、更快的响应和更强的多功能性。
据麦姆斯咨询介绍，泰国清迈大学的研究人员首次提出了一种能够同时检测糖化白蛋白和葡萄糖的先进电化学生物传感器平台，用于糖尿病前期/糖尿病诊断。该系统利用三组分PEI-AuNPs/GO/2D MoWS₂纳米复合材料在双工作丝网印刷碳电极（2SPCE）上提高检测灵敏度。该研究成果已经以“Dual-Mode Electrochemical Biosensor Based on Gold Nanoparticles/Two-Dimensional MoWS₂/Graphene Oxide Composite for Detection of Glycated Albumin and Glucose toward Advancing Diabetes Diagnosis”为题发表于ACS Applied Bio Materials期刊。
制作用于检测糖化白蛋白和葡萄糖的双模生物传感器
新型2D MoWS₂、GO和AuNPs在纳米复合材料中的结合有望改善2SPCE的电化学性能，并实现免疫测定-生物催化模式检测。这种双工检测包含两个传感部分，可同时获得与糖化白蛋白和葡萄糖有关的分析响应。
第一工作电极（WE1）集成了用于检测糖化白蛋白的竞争性免疫传感器，其中抗体@标签上的抗体竞争性地捕获糖化白蛋白，竞争性捕获后，未被捕获的抗体@标签与PEI-AuNPs/GO/2D MoWS₂表面上的糖化白蛋白结合。吸附在PEI-AuNPs/GO/2D MoWS₂表面的MB会产生可测量的响应，放大信号以准确量化糖化白蛋白的浓度。第二工作电极（WE2）通过GOx/Fc/PEI-AuNPs/GO/2D MoWS₂改性电极上的葡萄糖-葡萄糖酸内酯转换来检测葡萄糖。
所提出的传感器具有卓越的选择性、灵敏度和稳定性。此外，它在人血清中没有交叉反应，并能达到可接受的回收率，表明具有实际应用潜力。因此，这种多功能平台专为糖尿病监测中的即时检测（POCT）而设计，可实现双重生物标志物检测。它通过无缝集成酶和免疫传感元件，使其能够扩展到其它非传染性疾病的早期诊断。
此外，该传感器在模拟真实样本中对两种生物标志物的回收率都达到了可接受的水平，验证了其实际应用的潜力。这种创新的生物传感器设计能够同时可靠、经济高效地检测两种生物标志物，为糖尿病的早期临床分析提供了一种有前途的候选方案。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsabm.5c00534
延伸阅读：