新型生物传感器是代谢物检测的简单解决方案

称为乳酸的代谢物的生物传感器的新概念将电子传递聚合物与乳酸氧化酶结合，乳酸氧化酶是特异性催化乳酸氧化的酶。乳酸与严重的医疗条件有关，因此其检测对于医疗保健非常重要。

生物传感器性能取决于感应电极和酶之间的电子转移：当酶活性位点和电极表面之间的距离减小时，这会增加。氧化还原酶已成为生物传感器的最佳组分，因为它们实现电子转移的能力补充了它们在靶结合和催化活性中的特异性。

实现良好电通信的典型努力涉及复杂的电极修饰和额外的介体，其是在电极和酶之间穿梭电子的氧化还原活性分子。因此，迄今为止，生物传感器在其目标代谢物和环境方面受到限制。这妨碍了它们在生物技术，农业和生物医学等多个领域的应用。相反，它们的主要用途仅限于用于糖尿病患者的葡萄糖监测的体外电化学生物传感器。

为填补这一空白，来自KAUST的Sahika Inal以及伦敦帝国理工学院和英国剑桥大学的合作者开发出一种生物传感器，可以采用微米级晶体管配置来检测任何感兴趣的代谢物。

作为概念验证设备的核心，研究人员将乳酸氧化酶与所谓的有机电化学晶体管聚合物结合在一起。这种电子传输聚合物同时作为有效的开关和强大的信号放大器：它可以接受来自酶促反应的电子，并通过几个氧化还原活性位点进行多次还原反应。

该聚合物还具有亲水侧链，其促进与乳酸氧化酶的分子内相互作用，其使酶接近转导材料。这促进了电通信，并因此增强了聚合物对乳酸的敏感性。这些聚合物 - 酶相互作用也避免改变电极表面和使用介体，“这简化了器件制造，”Inal解释说。她补充说，与以前的生物传感器不同，该设备不需要参考电极，这提供了设计灵活性。

“我们面临的最大挑战是为这种传感器确定合适的材料，”Inal说。在第一个障碍之后，她的团队在解释生物传感器响应时遇到了问题。“这款设备以其高效率让我们感到惊讶，”她说。

Inal的KAUST团队目前正在开发一种能够检测不同环境中代谢物的设计。“这个系统的一个显而易见的应用是片上实验室乳酸传感器，”她补充说。这种传感器在可穿戴乳酸盐监测装置中特别有用。此外，这个新系统还为如何利用酶产生和储存能量开辟了新的选择。

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