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生物医学设备

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易于图像的微珠连续监测疾病生物标志物

17 Aug 2018 Aaron Blanchard. 
BPM

通过检测在其血液中检测患者的疾病状态可以揭示生物标志物(可测量指标的分子)。生物标志物检测通常需要从患者汲取血液样品并送到专门的实验室。尖端生物标志物 - 检测研究的主要目标是将实验室带到患者,使用可以连续监测患者血液的装置,并提供关于生物标志物的存在和浓度的实时信息。

因此,许多研究人员正在研究基于具有高灵敏度的简单,耐用和紧凑的传感器的连续生物标志物检测的新策略。对于由此引领的研究人员团队 Menno Prins. 在埃因霍温理工大学,解决这个问题的解决方案是你的口袋里的东西:相机。

使用传统相机检测生物标志物的挑战是如何弄清楚如何从太小的分子创建可检测信号。在他们最近的论文中,该团队通过监测使用简单的放大镜的特殊工程微珠的移动性来检测生物标志物的聪明诡计,以便使用简单的放大镜(自然通信 9 2541)。他们称他们的技术“使用颗粒移动性的生物标志物感测” (BPM).

在BPM中,通过长分子系绳,每个微珠通过长分子系绳连接到玻璃表面,并且在正常条件下漂浮在由系绳的长度限定的区域中。微珠涂覆有与感兴趣的生物标志物结合的“捕获分子”,并且玻璃表面涂覆有另一种捕获分子,其与相同生物标志物的不同侧结合。作为单一生物标志物分子粘附到微珠和表面上,同时颗粒被钉住,并且其运动被显着限制。

在将微珠暴露于患者的血液之后,传统的相机可用于同时监测数百微生物,因为它们从移动到Immobile转换。然后可以处理短的五分钟视频以将关于平均粒子流动性的信息转换为有关血液样品中存在的生物标志物量的信息。具体而言,团队定义了“活动”,其与粒子在高迁移率和低移动状态之间转变的频率相关,作为量化生物标志物浓度的度量​​。

研究人员证明,BPM可以在常规缓冲剂中检测DNA和蛋白质的生物标志物的稀浓度(Nanomolar至Picomolar),甚至在人血浆中,建立BPM作为一种敏感和鲁棒技术。当它们在传感器表面上流动浓度的DNA生物标志物,测量的活性增加。

任何连续血流生物标志物传感系统的根本要求是可逆性 - 一旦生物标志物浓度降低到零,传感器需要恢复到基线信号。为了测试其技术的可逆性,团队增加了生物标志物,将其冲出,然后再次添加生物标记。它们确实发现,在再加入生物标志物后再次恢复到接近基线的颗粒活性。

向前迈进,研究人员希望扩大BPM的能力,包括检测更多样化的生物标志物(例如蛋白质和小分子),并在小型化的便携式设备中实施BPM。

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