FET生物传感器或将助力脂肪肝早期诊断

中国科学杂志社  |   2019-06-11 10:08

来源:中国科学杂志社

脂肪肝是指由于各种原因引起的肝细胞内脂肪堆积过多的病变。现代社会随着人们生活水平的提高,饮食结构和生活行为方式的改变,脂肪肝的发病率明显上升。据调查,普通成人的脂肪肝患病率高达10%~30%,这也就是说,平均每10个人里就有1~3个脂肪肝患者。其中,非酒精性脂肪肝(NAFLD)是最常见的一种脂肪肝病。NAFLD是一种无过量饮酒史,以肝实质细胞脂肪变性和脂肪贮积为特征的临床病理综合征。它可引起脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化、肝功能衰竭等病变,与胰岛素抵抗、2型糖尿病、动脉硬化性心脑血管疾病关系密切。一般而言,脂肪肝属可逆性疾病,早期诊断并及时治疗常可恢复正常。

成纤维细胞生长因子21(FGF21)是一种用于早期检测和诊断NAFLD的必需生物标志物。因此,开发在复杂生物环境中准确有效地检测血液中低浓度FGF21的方法受到了极大的关注。最近,湖南大学化学化工学院刘松教授等人设计了一种无标记二硫化钼(MoS2)场效应晶体管(FET)生物传感器,可用于在体外血清环境中简单、快速、高灵敏度地检测FGF21。他们通过对MoS2纳米片表面进行功能化将抗FGF21牢固地固定在MoS2材料上,使该生物传感器实现检测FGF21的检测限小于10 fg/mL。这一检测极限远远低于常用的酶联免疫吸附实验方法(ELISA,其检测FGF21的浓度极限一般高于10 pg/mL)。

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图1. (a)无标记MoS2 FET作为FGF21生物传感器的示意图。(b,c)MoS2 FET晶体管的光学和AFM图像。(d)通过表面化学在MoS2表面上固定抗FGF21及其与FGF21反应的实验过程。

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图2. 功能化MoS2 FET传感器对不同浓度FGF21在PBS缓冲液和血清样品中的检测特性。

刘松教授等通过多组平行实验证明,MoS2 FET 对于FGF21的检测表现出高度一致性和令人满意的可重复性。此外,该生物传感器对复杂血清样品中的目标FGF21具有很高的敏感度,这表明其在NAFLD疾病诊断中具有巨大的潜在应用前景。

来源:scichina1950 中国科学杂志社

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