烷基硫醇端基效应对E-AB传感器性能影响的研究

对生物体中特定分析物进行原位连续实时监控,提供个性化、高精度的药代动力学信息,以实现精准医疗的目标。基于电化学适配体的(E-AB)传感器就可以在这种复杂介质中进行精确测量。然而,当连续且实时地对样品进行检测时,传感器会遭受严重的基线漂移的困扰。近期,《Analytical Chemistry》发表文章研究了E-AB传感器在构建中的一些自组装单层膜的端基效应,用以提高它们的基线稳定性并同时调节传感器的性能。

基于E-AB技术的传感器,是一种多功能传感器技术,支持检测大量的目标分析物,包括离子,药物小分子,蛋白质和细胞等。通常,E-AB传感器由三种主要成分组成:

(1)DNA或RNA适配体,一类结合特定分析物的功能性寡核苷酸,可以通过高通量体外方法人工选择;

(2)氧化还原物质,如亚甲基蓝、二茂铁等,共价附着在适配体上,作为一种信号指标;

(3)自组装单分子膜(SAMs),作为分子阻断层,提高传感器的信号和防污性能。传感器的信号机制依赖于适配体与目标分析物的有效结合,而构建SAM的不同烷基硫醇的端基性质,对传感器的性能产生差异的影响。

文章列举了六种含不同端基的有机硫醇,分别是非电荷的低聚乙二硫醇(OEG)和巯基己醇(MCH),带有单电荷的三甲胺盐酸盐(AC)和甲基丙烯酸黄丙酯钾盐(SP)以及两性离子的(二甲氨基)丙烷磺酸盐(AP)和磷酰胆碱(PC)。分别对传感器的润湿性、防污性、稳定性、灵敏度、亲和力以及灵敏度等性能的进行了测试,并以此设计了一种雷达图谱来合理评估不同SAM对传感器的整体性能的影响。

通过研究发现:不同SAM的传感器在汗液、尿液以血液样本中的性能表现不一。尤其在复杂的血液样本中,SP改性的传感器在所有由6中SAM中表现出了最好的性能,其次是基于PC的传感器。从SP和PC改性传感器上表现出共同的特点是,雷达图谱显示它们同时在润湿性和防污性能方面表现优异。而基于AC单分子膜的传感器表面润湿性和防污能力均较差,导致其在复杂样体中综合得分最低。

总之,文章研究了采用非电荷、单电荷和两性离子作为烷硫醇的端基以形成SAM,实现了对传感器表面性能的良好调节,如润湿性和防污性能。通过将这些SAMs作为一个封闭层固定到传感器表面,实现了跨越2个数量级的分离常数的调节。通过雷达图谱,对于检测不同样本时,构建传感器的SAM的选择具有指导意义。

参考文献:

Li,S.G.;Wang,Y.Y.;Zhang,Z.H.;Wang,Y.M.;Li.H.;Xia,F.Anal. Chem. 2021, 93, 5849-5855

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