• 科学家开发出超灵敏的光学蛋白质传感器,这是

    2019-06-12 13:13:38

    科学家开发出超灵敏的光学蛋白质传感器,这是唾液诊断测试的第一个 2008年8月3日 对于那些不喜欢针头的人来说,需要一滴唾液而不是一小瓶血液的医学测试有一天会更容易去医生

      科学家开发出超灵敏的光学蛋白质传感器,这是唾液诊断测试的第一个

      2008年8月3日

      对于那些不喜欢针头的人来说,需要一滴唾液而不是一小瓶血液的医学测试有一天会更容易去医生或牙医。但是,随着科学家们现在为癌症和其他疾病的早期症状构建了第一次唾液测试,他们继续以有趣的方式推动技术发展。

      正如美国国立卫生研究院国家牙科和颅面研究所(NIDCR)支持的研究人员在8月份的“生物传感器与生物电子学”杂志上发表的那样,他们报告说他们开发了一种超灵敏的光学蛋白质传感器。 ,第一个用于唾液诊断测试。该传感器可以集成到专门设计的芯片实验室或微芯片测定中,并预编程以结合特定的目标蛋白质,在分子附着时产生持续的荧光信号。然后显微镜读取荧光的强度 - 测量唾液样品中蛋白质的累积浓度 - 科学家们测量它是否与发展中的疾病相关的水平。

      在最初的实验中,科学家们启动了光学蛋白质传感器来检测IL-8蛋白质,这种蛋白质在唾液中高于正常浓度与口腔癌有关。使用20人的唾液样本& mdash;半健康,其他人被诊断患有口腔癌 - 传感器在所有病例中都正确地区分了健康和疾病。

      重要的是,传感器对IL-8的检测限度达到了大约100倍的灵敏度,这比目前用于测量体液中蛋白质的血液酶联免疫吸附测定(ELISA)测试灵敏度大约高100倍。检测或LOD是指传感器能够区分蛋白质或其他目标分子的最低浓度以及竞争背景信号。

      根据加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家,上述生物传感器和生物电子学论文的高级作者Chih-Ming Ho博士的说法,他的小组扩大LOD窗口的第一步是重组它们直接用荧光探针标记了传感器结合的IL-8,从而切断了使用酶扩增信号的常见中间步骤。这种精简方法将唾液测试的LOD提高到与之相当的水平。标准ELISA血液检测。

      但Ho和他的同事决定更加努力地提高检测限。

      唾液天然含有比血液低得多的蛋白质,他们希望他们的传感器达到极高的灵敏度,这可能是未来一些唾液诊断测试所需要的。灵敏度是指诊断测试可以检测到的最小量的物质,如蛋白质,Ho说他希望延伸到飞摩尔范围,或者比每个细胞一个原子少六个数量级。

      为了提高灵敏度 - 从而延长LOD的下限 - 何和同事寻求降低噪音的新方法。噪声是指唾液样本中的各种环境分子,通常偏离传感器并结合。这产生了静电的视觉等效物,其增强了荧光的强度并且可以导致假阳性诊断。

      “当我们谈论推动测试的检测极限或LOD时,我们”指的是信噪比,“Ho说。 “这真的是要弄清楚如何降低背景噪音并使信号高于噪音。”

      相关故事新的诊断技术揭示了膀胱癌的关键蛋白质生物标志物超过三分之一的成年人错过了蛋白质的标记,发现研究中的脑蛋白对于中风的恢复至关重要.Lola Sabet是Ho博士实验室的成员,也是该论文的第一作者,他解释说该组已经过滤掉了可能污染信号的其他波长的光线。这使他们能够解析收集光线的基本 - 经常被忽视 - 的主题。信噪比是否在荧光灯内或灯泡之上变化光路?如果是这样,是否存在提供最高信号和最低噪声的精确点?

      但为了回答问题所在,该小组首先需要一个更好的光学工具来收集光线并看看那里有什么。他们使用了共聚焦显微镜,它收集了所有的荧光并具有锁定在一个切片上的额外优势,或水平平面,然后从多个点观察它。

      Sabet及其同事首先将共聚焦显微镜的焦点锁定在样品表面,信号和噪声通常会聚结在一起。从那里,它们一次从表面向上移动一微米,收集光并计算每个点的信噪比。

      “我们确定了一个具有最大信噪比的位置,”Sabet说。 “通过关注这个信号丰富的光点,我们将LOD扩展了两个数量级。”

      Winny Tan博士也是第一作者和实验室成员,他说传感器的原理验证测试目前需要30分钟到一个小时才能完成。但她注意到这个数字有点误导。 “我们大约90%的时间花在了样品制备上,而不是实际进行分析,”她说。 “通过测试的进一步集成和自动化,可以显着缩短时间。”

      该实验室已经开发出一种基于唾液的电化学传感器,该传感器使用电传感器系统结合感兴趣的蛋白质。何博士表示,光学和电化学传感器与所有技术一样,各有利弊。

      “由于共聚焦显微镜,光学传感器需要更昂贵的设置,”Ho说。 “因此,在小型牙科或医生的办公室中,电化学传感器通常更容易使用并且更便宜。但要真正降低信噪比,光学传感器具有优势。“

      Ho说,光学传感器可能更适合在更专业的中心实验室中使用。 “但是技术发展如此迅速,很难预测未来几年光学传感器的使用方式,”Ho说。“此时,它确实推动了检测极限,将成为推进唾液诊断的重要能力。“

      国家牙科和颅面研究所(NIDCR)是国家口腔,牙齿和颅面健康研究的主要资助者。

      

      美国国立卫生研究院(NIH) - 国家医学研究机构 - 包括27个研究所和中心,是美国卫生和人类服务部的一个组成部分。它是进行和支持基础,临床和转化医学研究,它调查常见和罕见疾病的原因,治疗和治疗。

      出处:http://www.nih.gov