游離胺基酸監測傳感器研發取得進展

2020-09-03 中科院之聲

游離胺基酸是動物體內重要的代謝物小分子，特定種類或者多種胺基酸濃度變化對於動物機體營養和健康狀態評估具有重要意義。目前，游離胺基酸的檢測主要通過液相色譜儀、胺基酸分析儀等儀器來實現，儀器設備昂貴，需要對胺基酸進行衍生化處理，且難以實現動態監測。近年來，生物傳感器的研製獲得了快速發展，可植入式和可穿戴式生物傳感器的研發成為前沿熱點。針對胺基酸檢測的生物傳感器也得到了發展，但存在穩定性不強和生物相容性問題待改善等問題。多肽適配體（肽適體）生物傳感器的構建是有望逐步解決這些問題的途徑之一。

中國科學院亞熱帶農業生態研究所農牧複合生態研究與畜禽健康養殖研究中心利用生物信息學技術，通過搜集豬、人、小鼠以及大鼠的胺基酸代謝相關蛋白29185條，形成胺基酸代謝相關蛋白庫；依據庫中蛋白一級序列獲得含約285萬種八肽的肽庫；採用AOTODOCK軟體在規模計算平臺上對和20種胺基酸有特異結合力的多肽進行初步篩選，獲得具有單一胺基酸特異結合性的八肽653條，平均每種胺基酸33條。隨後，使用等溫滴定量熱儀（Isothermal titration calorimeter）對多肽與胺基酸模擬結合的效果進行驗證，獲得了具有特異性胺基酸識別能力的肽適體。使用通過驗證的肽適體（以特異性識別精氨酸的肽適體為例）進行電化學阻抗型傳感器的構建，對胺基酸進行檢測發現，在0.1pM-0.1μM範圍內，構建的生物傳感器與精氨酸濃度具有良好的線性，y=704.5log(c)+11329.0, (R2=0.9925)，在血清樣品的檢測中也得到了良好的效果。

該項研究為可植入式或可穿戴式胺基酸檢測傳感器開發基於肽適體的生物傳感器提供了基礎。目前該項研究已產生國內發明專利申請4項（201711183711.7、201810004249.8、201910604881.0、201910604886.3），PCT國際專利申請1項（PCT/CN2019/119036），獲得國內專利1項（ZL201721581311.7）；近期以題為An electrochemical impedimetric sensing platform based on a peptide aptamer identified by high-throughput molecular docking for sensitive L-arginine detection發表在國際期刊Bioelectrochemistry上。該項研究得到了國家自然科學基金國家重大科研儀器研製項目(31527803)的資助。

胺基酸肽適體的篩選和電化學阻抗型傳感器的構建

來源：中國科學院亞熱帶農業生態研究所

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