论文标题：Development of a Point-of-Care SPR Sensor for the Diagnosis of Acute Myocardial Infarction

论文链接：https://www.mdpi.com/2079-6374/13/2/229

期刊名：Biosensors

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/biosensors

文章导读

在现代社会，心血管疾病（CVD）是导致死亡的主要原因之一，其诊断的及时性和准确性对治疗效果至关重要。心血管疾病的早期诊断对于提高治疗效果和降低死亡率至关重要。传统的检测方法往往耗时较长，需要专业的设备和技术人员。因此，开发快速、灵敏、特异且便携的检测技术是当务之急。本篇由柏林工业大学Zeynep Altintas团队撰写并发表于Biosensors期刊的文章开发了一项创新技术为心血管疾病的快速诊断带来了希望，这项技术基于表面等离子共振（SPR）传感器，通过使用表位印迹的分子受体来检测心脏肌钙蛋白I（cTnI），这是一种在心肌梗死时血液中含量急剧上升的生物标志物。该研究通过精确的表面覆盖和纳米分子印迹聚合物（nanoMIPs）的尺寸优化，实现了对cTnI的高灵敏度检测，具有重要临床意义。

研究过程和结果

研究人员首先使用11-巯基十一酸（MUDA）等化合物和方法制备了能够固定在SPR传感器芯片上的nanoMIPs。通过动态光散射（DLS）和荧光显微镜技术对nanoMIPs的表面覆盖率和大小进行了表征。制造过程包括使用原子力显微镜（AFM）、电化学阻抗谱（EIS）、方波伏安法（SWV）和循环伏安法（CV）技术验证每一步传感器制造的成功实施。这些技术不仅确认了nanoMIPs的成功固定，还确保了传感器的高灵敏度和特异性。

新型SPR传感器针对cTnI肽模板进行了初步建立，允许在100-1000 nM的浓度范围内检测肽，相关系数（R²）为0.96，检测限（LOD）为76.47 nM。进一步优化的检测条件允许在0.78-50 ng/mL的宽浓度范围内检测cTnI生物标志物，具有高重复性（R² = 0.91）和灵敏度（LOD：0.52 ng/mL）。传感器结果受到三种结合等温模型的评估，其中nanoMIP-cTnI相互作用遵循了Langmuir结合等温模型，解离常数为2.99 × 10⁻¹¹ M，表明cTnI生物标志物与表位印迹合成受体之间有极强的亲和力。通过使用非特异性肽模板制备的对照nanoMIP进行选择性研究，以及对非特异性分子（例如葡萄糖、p53蛋白、转铁蛋白和牛血清白蛋白）进行交叉反应性测试，证实了nanoMIP-SPR传感器对目标生物标志物具有高特异性。

图1 表位模板固定在玻璃珠上作为固体载体（左）和三步固相合成（右）的示意图。

图2 （a）累积cTnI检测的实时SPR传感器图。（b）浓度依赖性蛋白结合，在线性范围内相关系数为0.94，R²值为0.911.56-12.5 ng mL^-1。（c）纳米omip与cTnI相互作用的结合等温线拟合。（d）由Langmuir, Freundlich和Langmuir -得到的结合等温线拟合参数弗伦德里希模型。

文章总结

本研究成功开发了一种基于表位印迹的便携式SPR传感器，用于快速、灵敏地检测心肌梗死生物标志物cTnI。该传感器具有操作简便、成本效益高、无需标记和高亲和力等优点，为心肌梗死的早期诊断和护理点检测提供了一种有力的工具。这项研究的成果不仅对心血管疾病的诊断具有重要的临床意义，而且对生物传感器技术的发展也具有推动作用。便携式SPR传感器的开发，有望在未来的医疗检测领域中发挥更大的作用，特别是在远程医疗和个人健康监测方面。未来，研究团队将进一步优化传感器的性能，提高检测的准确性和稳定性，并探索其在其他疾病标志物检测中的应用潜力。同时，也将致力于传感器的商业化进程，使其更广泛地应用于临床实践。