Nature子刊:開發出超靈敏的生物傳感器檢測肌鈣蛋白

2020-12-15 生物谷

2016年10月18日/

生物谷

BIOON/--血糖檢測儀因使得普通人輕鬆地在家裡測試他們的葡萄糖水平而引發

糖尿病

管理變革。但是沒有類似的消費性電子產品用於檢測心血管疾病，特別是對心臟病進行快速地和簡易地

診斷

。

美國德州大學達拉斯分校生物工程教授Shalini Prasad博士說，「心臟病症狀的出現通常是逐漸進行的，會持續幾分鐘。但是，如果你認為你可能正處於心臟病發作當中，那麼為了獲得

診斷

和治療，每秒都很重要。」

在一項新的研究中，Prasad和德州大學達拉斯分校生物醫學工程博士生Nandhinee Radha Shanmugam開發出一種柔軟的機械性能穩定的一次性生物傳感器來檢測心臟病發作時在受損的心肌細胞釋放的血液中循環流通的蛋白。心臟病發作大約4小時後，肌鈣蛋白（troponin）就能夠在血液中發現到，並且能夠持續長達幾天的時間。相關研究結果近期發表在自然出版集團旗下的

Scientific Reports

期刊上，論文標題為「Ultrasensitive and low-volume point-of-care diagnostics on flexible str

ips

-a study with cardiac troponin biomarkers」。

Prasad說，毛細血管血液（如刺破手指獲得的血液）中低水平的肌鈣蛋白與動脈血中更高水平的肌鈣蛋白相關聯。基於這個原因，研究人員著重高準確性地檢測從手指刺破中獲得的少量血液中的超低濃度的肌鈣蛋白。

這種生物傳感器性能的關鍵是Prasad研究團隊將

納米

結構整合到這種傳感器的氧化鋅電極中。這種

納米

結構增強肌鈣蛋白結合到這些電極的表面上，從而使得這種傳感器具有超靈敏的檢測能力。

Prasad說，「在利用電化學生物傳感器檢測葡萄糖、膽固醇和尿酸等其他生物分子的領域中，我們在多種基質上製造這些

納米

結構的技術開啟一種全新的激動人心的研究方向。」（生物谷 Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎轉載！點擊 獲取授權 。更多資訊請下載生物谷app。Ultrasensitive and low-volume point-of-care diagnostics on flexible strips – a study with cardiac troponin biomarkers

Nandhinee Radha Shanmugam, Sriram Muthukumar & Shalini Prasad

doi:

10.1038/srep33423

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  • 肌鈣蛋白高 心臟病死亡風險大
    核心提示：在糖尿病和穩定型心絞痛患者中，有近1／3的人會因為血液中肌鈣蛋白含量的升高，而在5年內死於與心臟有關的疾病。肌鈣蛋白是存在於心肌中的一種蛋白質，當心肌受到損傷時，它就被釋放到血液中。 　　8月12日，美國波士頓布萊根女子醫院的研究者發現：血液中某些化學物質（肌鈣蛋白）的含量高於正常值，可能會導致患者死於心臟病的風險明顯上升。在糖尿病和穩定型心絞痛患者中，有近1/3的人會因為血液中肌鈣蛋白含量的升高，而在5年內死於與心臟有關的疾病。肌鈣蛋白是存在於心肌中的一種蛋白質，當心肌受到損傷時，它就被釋放到血液中。
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    該方案基於羅氏高敏心肌肌鈣蛋白T檢測，證實了將納入或排除急性心肌梗死的觀察時間從3至6小時縮短到1小時這一快速診斷的準確性。從症狀出現到治療，每延誤1個小時，患者死亡風險就會顯著提升，因此，快速、可靠地診斷急性心肌梗死的重要性已獲得了廣泛共識。
  • JAMA:測試肌鈣蛋白I可快速幫助診斷心肌梗塞
    ，而這一生物標記在收治後3小時的時候的檢測濃度的改變可能對確診心肌梗塞有用。文章的作者寫道：「根據國際上的共識及專案任務組對心肌梗塞[MI，心臟病發作]的定義，MI的診斷主要基於升高的心源性肌鈣蛋白 I濃度超過第99百分位數，並顯示隨著時間推移這一濃度會有增加或降低。」最近，人們研發了高度敏感的肌鈣蛋白濃度的檢驗方法，它能在超過50%的一般人群中可靠地檢定肌鈣蛋白的濃度。
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    三肌鈣蛋白↑=心梗？其他可引起肌鈣蛋白升高的疾病及意義？1.炎症心肌/心包炎：心肌炎是心肌局灶性或瀰漫性炎症改變，目前該病的診斷主要依靠患者的臨床症狀、心肌損傷標誌物和心電圖等無創檢查結果進行判定。3.缺血缺氧快的心律失常：房顫患者常常伴有肌鈣蛋白的升高，但具體的機制尚需進一步的研究，可能與快速性心律失常導致的心肌耗氧量的供需不平衡有關；此外，房顫的患者也常常伴有可引起肌鈣蛋白增高的其他慢性心臟疾病。
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