FET生物传感器或将助力脂肪肝早期诊断

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）。

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。

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。