【儀表網 研發快訊】即時響應(POC，point-of-care)傳感器可實現疾病標志物的快速檢測，是重大疾病診療、術后康復監測和健康監測的重要路徑，也是生物電子學的重要發展方向之一。現有POC傳感器普遍面臨高成本挑戰，而特定疾病標志物的長期高頻率檢測對高風險人群帶來了巨大經濟負擔。可再生POC傳感器利用單個器件實現疾病標志物的多次靈敏檢測，為超低成本的生物醫學應用提供新路徑。但是此類POC傳感器在循環使用過程中面臨監測物的反復污染難題，使得高靈敏度和優異的循環使用次數難以兼得，直接制約了該領域的快速發展。
在國家自然科學基金委、中國科學院和北京市的支持下，國科大化學科學學院張鳳嬌課題組與中國科學院化學研究所狄重安研究員、中國人民解放軍總醫院李佳博士等合作，提出了藥物分子探針介導的有機電化學晶體管(DM-OECT)新理念，構建了兼具高靈敏度和優異可再生功能的血液生化物質傳感器。該器件以吉非替尼藥物分子接枝的有機半導體為活性層，利用藥物分子與待測物的強相互作用實現高靈敏與特異性識別，同時利用表皮生長因子受體(EGFR)與藥物分子結合后的構型變化將吉非替尼脫離半導體表面，構成全新的“refresh-in-sensing(RIS，傳感中再生)”機制。基于此方法，優化后DM-OECT器件的EGFR探測限可以達到fg/mL級，較此前報道的器件最低檢測限提升了兩個量級。更為重要的是，器件的循環使用次數突破200次，且對超低濃度的EGFR響應靈敏度保持在-3.6±0.5%。此外，器件可實現非小細胞肺癌(NSCLC)患者的全血EGFR定量檢測，傳感性能可以媲美酶聯免疫吸附試驗分析方法，且成本有望降低一個量級以上，為NSCLC高風險人群的EGFR低成本監測提供了有效方法。
圖1、(a)面向健康監測的可再生傳感器；(b)傳感后再生和(c)傳感中再生理念示意圖；DM-OECT器件(d)等效電路和(e)結構示意圖，右圖為吉非替尼和PEDOT:PSS半導體的結構式。
上述研究提出了藥物分子介導的有機生物電子器件構建新思路，為低成本POC傳感器的制備與生物醫學應用提供了新的發展路徑。相關工作發表于 Nature Materials 上(doi: 10.1038/s41563-024-01970-5)，文章的共同第一作者為姜紫靈博士、葉德楷博士和項蘭義博士。
原標題：化學科學學院張鳳嬌課題組在低成本與高靈敏度生物傳感器方面取得重要進展
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