溫 涵(綜述)，溫立斌(審校)

(1.合肥工業(yè)大學(xué)信息工程系微電子科學(xué)與工程專業(yè)2014級(jí)1班，安徽 宣城 242000；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院獸醫(yī)研究所人獸共患病防控研究室，江蘇 南京 210014)

·綜 述·

現(xiàn)代電子技術(shù)在阿爾茨海默病檢測(cè)中的應(yīng)用

溫 涵1(綜述)，溫立斌2*(審校)

(1.合肥工業(yè)大學(xué)信息工程系微電子科學(xué)與工程專業(yè)2014級(jí)1班，安徽 宣城 242000；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院獸醫(yī)研究所人獸共患病防控研究室，江蘇 南京 210014)

阿爾茨海默病;淀粉樣β肽類;現(xiàn)代電子技術(shù)；綜述文獻(xiàn)

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是為了紀(jì)念德國(guó)醫(yī)生阿洛依斯·阿爾茨海默(Alois Alzheimer)而命名的，它是人類的一種不可逆、退行性腦病，患者出現(xiàn)嚴(yán)重的記憶障礙、認(rèn)知功能障礙、行為和心理癥狀，如抑郁、應(yīng)激、焦慮和情緒障礙[1]。另外，AD患者容易并發(fā)感染其他致命性疾病，如人類免疫缺陷病毒感染(艾滋病病毒)、癌癥、帕金森等。世界衛(wèi)生組織將AD作為一個(gè)超過(guò)6 000億美元花費(fèi)的全球范圍的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。世界衛(wèi)生組織確認(rèn)3 700萬(wàn)人患癡呆癥，其中1 700萬(wàn)人為AD患者。最近研究表明，在2050年前，老齡化人口的AD發(fā)病率將穩(wěn)定增長(zhǎng)至目前的3倍以上[2]。目前的科學(xué)技術(shù)和水平尚不能治愈AD，因此連續(xù)檢測(cè)AD進(jìn)展成為患者選擇治療和管理疾病的關(guān)鍵。目前，尚不清楚AD的具體發(fā)病機(jī)制，存在許多假說(shuō)，如基因突變、氧化應(yīng)激、炎癥、病毒感染等[3]。當(dāng)今普遍接受的是淀粉樣級(jí)聯(lián)假說(shuō)。臨床研究表明，AD患者腦和創(chuàng)傷性腦損傷表現(xiàn)出淀粉樣肽積累的相似性，主要是β-淀粉樣蛋白(amyloid β-protein，Aβ)和Tau蛋白?；颊叩哪X脊液檢測(cè)Aβ和Tau蛋白有望成為生物標(biāo)志物[4]。Aβ是AD發(fā)病過(guò)程中的核心病理，其在腦內(nèi)的聚集引發(fā)系列分子級(jí)聯(lián)作用，造成炎癥損傷，對(duì)神經(jīng)元和突觸產(chǎn)生毒性作用，引起AD發(fā)生發(fā)展。本綜述集中于使用現(xiàn)代電子技術(shù)檢測(cè)Aβ，作為AD的檢測(cè)方法。

1 AD的Aβ假說(shuō)

Aβ有多種形式，如單體、寡聚物、原纖維和纖維[5]。在AD進(jìn)展中發(fā)揮著不同重要的生理或病理影響。單體的Aβ沒(méi)有神經(jīng)毒性，而形成的寡聚物和纖維Aβ通過(guò)成核依賴性復(fù)合物加工表現(xiàn)出神經(jīng)毒性，阻止長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)影響突觸可塑性。一般來(lái)說(shuō)，由于磷酸化Tau蛋白、Aβ斑塊和不溶性、疏水性Aβ的聚集造成神經(jīng)纖維纏結(jié)而引起了AD[6]?？缒さ矸蹣忧绑w蛋白(amyloid precursor protein，APP)的降解導(dǎo)致Aβ斑塊的形成，APP降解的產(chǎn)生有淀粉樣和非淀粉樣途徑2種機(jī)制[1]。淀粉樣機(jī)制是通過(guò)β-分泌酶即β位點(diǎn)APP裂解酶和γ-分泌酶來(lái)裂解APP產(chǎn)生Aβ，形成毒性寡聚物，聚集形成斑塊；非淀粉樣途徑是通過(guò)α-分泌酶即位于Aβ序列中去整合素和金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域蛋白10來(lái)裂解APP，阻止Aβ形成，防止可溶性分泌淀粉樣前體蛋白α片段的釋放。這些改變影響了大腦神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和神經(jīng)保護(hù)的特性。

Aβ斑塊形成與AD發(fā)生和發(fā)展相關(guān)。不同氨基酸鏈長(zhǎng)的2個(gè)主要亞型，即Aβ1-40和Aβ1-42是神經(jīng)性斑塊形成的主要成分，在自發(fā)自締合成超分子組裝體形成纖維和斑塊過(guò)程中，這2個(gè)淀粉肽顯示了不同的速度[7]。大腦中Aβ1-40的含量比Aβ1-42的要高。與Aβ1-42相關(guān)的斑塊形成顯示了更快的聚集，造成更多的自由基損傷而導(dǎo)致神經(jīng)毒性。通過(guò)影響前炎細(xì)胞因子分泌、可溶性神經(jīng)毒性寡聚物形成和纖維聚集，Aβ聚集改變了大腦的免疫應(yīng)答，出現(xiàn)癡呆。Aβ寡聚物與神經(jīng)細(xì)胞脂質(zhì)雙層結(jié)合，影響細(xì)胞膜的穩(wěn)態(tài)、鈣離子的上調(diào)、細(xì)胞膜去極化、活性氧的增強(qiáng)，導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)的興奮毒性和神經(jīng)細(xì)胞死亡[8]。

2 神經(jīng)影像學(xué)方法檢測(cè)Aβ

診斷AD的傳統(tǒng)方法是對(duì)患者大腦進(jìn)行尸體檢查，確定老年斑和神經(jīng)原纖維纏結(jié)[9]。AD的診斷基于臨床病史和活體腦成像，如使用磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描顯像(single-photon emission computed tomography,SPECT)、正電子發(fā)射斷層顯像(positron emission tomography，PET)、近紅外(near infrared，NIR)響應(yīng)成像和表面等離子體共振成像(surface plasmon resonance imaging,SPRi)。神經(jīng)心理學(xué)、認(rèn)知和神經(jīng)學(xué)測(cè)試也用來(lái)分析AD。神經(jīng)影像學(xué)是臨床上評(píng)估AD的傳統(tǒng)和可靠技術(shù)，諸如PET、MRI、NIR等技術(shù)是廣泛采用的檢測(cè)AD腦異常的方法。目前在設(shè)計(jì)和發(fā)展成像以及具有穿透血腦屏障(blood-brain barrier，BBB)能力的熒光劑方面作了巨大努力。不幸的是，這些方法費(fèi)時(shí)，昂貴，準(zhǔn)確度有限(大約85%)，近來(lái)可溶性標(biāo)志物(如腦脊液或血漿中Aβ或Tau蛋白水平)被開(kāi)發(fā)用來(lái)監(jiān)測(cè)疾病[10]。Wadghiri等[11]將轉(zhuǎn)基因小鼠作為AD監(jiān)測(cè)的動(dòng)物模型，由于過(guò)表達(dá)突變APP和早老素蛋白1，這種轉(zhuǎn)基因小鼠出現(xiàn)類似AD患者的Aβ斑塊，磁標(biāo)記的Aβ1-40肽，與Aβ有較高親和力，用于MRI檢測(cè)小鼠腦中的Aβ斑塊。磁標(biāo)記的Aβ1-40粒子通過(guò)動(dòng)脈給藥能夠穿過(guò)血腦屏障與Aβ斑塊的結(jié)合，應(yīng)用免疫組織化學(xué)MRI掃描定量評(píng)價(jià)Aβ斑塊。Raymond等[12]應(yīng)用了成像熒光劑的超聲輔助給藥和通過(guò)BBB的抗Aβ抗體來(lái)檢測(cè)AD，通過(guò)靜脈給藥(臺(tái)盼藍(lán)和抗體)于2種不同轉(zhuǎn)基因AD小鼠品系，使用MRI指導(dǎo)AD監(jiān)測(cè)和治療，結(jié)果在海馬中顯示了(16.56+5.4)倍增量的臺(tái)盼藍(lán)熒光強(qiáng)度和(2.76+1.2)倍增量位于淀粉樣斑塊的抗Aβ抗體。

基于神經(jīng)影像學(xué)探針的NIR熒光用于臨床前AD的監(jiān)測(cè)和治療。Fu等[13]探索了基于不同電子給體-受體末端基團(tuán)的各種給體-受體NIR探針，能夠通過(guò)π-共軛系統(tǒng)互作檢測(cè)AD患者腦中的Aβ沉積。合成的2個(gè)不同鏈長(zhǎng)和具有優(yōu)良熒光性能(發(fā)射極大值>650 nm和高量子產(chǎn)率)的探針，能夠通過(guò)BBB，也能從腦中洗掉。對(duì)于Aβ聚集物，這些探針顯示了高敏感性和高親和力?；贛RI的體內(nèi)NIR成像顯示優(yōu)化的NIR探針能區(qū)分小鼠模型，可用作Aβ聚集物或斑塊檢測(cè)的潛在的神經(jīng)影像學(xué)探針。最近，NIR神經(jīng)影像學(xué)探針用于監(jiān)測(cè)AD治療期間的Aβ變化，基于姜黃素的NIR熒光PET成像探針用于檢測(cè)可溶性和不溶性的Aβ。Zhang等[14]使用 (T-4)-[(1E,6E)-1,7-Bis[4-(dimethylamino)phenyl]-1,6-heptadiene-3,5-dionato-kO3,kO5]difluoroboron(CRANAD)-3探針檢測(cè)了轉(zhuǎn)基因AD (APP/PS1)小鼠模型的Aβ 2種類型，與同日齡野生型小鼠相比，結(jié)果顯示2.29倍的信號(hào)。這種方法成功用于檢測(cè)早期階段的AD。Jaruszewski等[15]設(shè)計(jì)了一種親水性納米載體，靶向腦血管淀粉樣蛋白，用于AD的早期診斷。這種納米載體包括釓,基于MRI或SPECT成像造影劑(如碘125)和抗炎或抗淀粉劑(如姜黃素)或免疫抑制劑(如地塞米松)來(lái)靶向和處理腦血管淀粉樣蛋白?？笰β抗體固定在納米載體上。MRI和SPECT成像結(jié)果證實(shí)納米載體能夠作為有效的診斷試劑以及減少腦血管淀粉樣蛋白相關(guān)炎癥。

Gagni等[16]依據(jù)免疫學(xué)方法建立了一種檢測(cè)Aβ1-42新的標(biāo)記/非標(biāo)記硅/二氧化硅芯片技術(shù)，該技術(shù)平臺(tái)建立在干涉反射成像檢測(cè)基礎(chǔ)上，顯示出高通量和高敏感性。使用三元共聚物包被硅/二氧化硅，應(yīng)用干涉反射成像傳感器檢測(cè)與Aβ1-42結(jié)合的抗Aβ抗體特異性識(shí)別位點(diǎn)。這種方法檢測(cè)腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)樣品的下限可達(dá)73 pg/mL。Kaminski Schierle等[17]報(bào)道了Aβ裝配可作為熒光蛋白的能量受體，基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移傳感器監(jiān)測(cè)Aβ聚集動(dòng)態(tài)。

抗體與納米技術(shù)相結(jié)合的平臺(tái)包括磁性核殼納米粒子、附著混合氧化石墨烯、建立非標(biāo)記表面增強(qiáng)拉曼光譜，從CSF中選擇性分離Aβ。由于強(qiáng)等離子體耦合，納米顆粒使強(qiáng)拉曼光譜指紋顯示出高敏感性，經(jīng)磁性分離可檢測(cè)Aβ和Tau蛋白至100 fg/mL。此類型傳感器可分別檢測(cè)Aβ和Tau蛋白至0.312 ng/mL和0.15 ng/mL，結(jié)果優(yōu)于酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定[18]。載脂蛋白E4(apolipoprotein E，ApoE4)促進(jìn)了Aβ聚集，也是AD進(jìn)展的主要風(fēng)險(xiǎn)因子。在生理狀態(tài)下使用局域表面等離子體共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)檢測(cè)ApoE4的傳感器已開(kāi)發(fā)，ApoE4僅與Aβ1-42結(jié)合，特異性自組裝結(jié)合納米金表面，使用LSPR監(jiān)測(cè)電荷差異，這種傳感器檢測(cè)Aβ1-42達(dá)1.5 pmol/L，引起LSPR峰位移動(dòng)2.9 nm。這種實(shí)時(shí)檢測(cè)方法可用來(lái)探索ApoE4-Aβ互作，以非標(biāo)記方法優(yōu)化治療靶向[19]。

Cheng等[20]報(bào)道多數(shù)AD患者蛋白錯(cuò)誤折疊與富含β折疊的淀粉樣纖維聚集有關(guān)。Aβ肽可與諸如鋅、銅和鐵等金屬離子互作，導(dǎo)致活性氧產(chǎn)生?；诤艘蕾囆訟β聚集或增殖纖維形成的互作過(guò)程可用SPR成像檢測(cè)。為此，開(kāi)發(fā)出一種單芯片用來(lái)同時(shí)監(jiān)測(cè)多調(diào)節(jié)物對(duì)纖維延伸的影響，使用SPRi獲得的結(jié)果經(jīng)透射電子顯微鏡和硫黃素T驗(yàn)證，確證了SPRi實(shí)驗(yàn)中不同程度Aβ聚集與纖維不同延伸率相關(guān)。通過(guò)抗原替代物ADP3類肽(一種合成的N取代寡甘氨酸)，Zhao等[21]使用SPRi檢測(cè)Aβ鑒別和分離體液中的靶抗體，用制備的金鍍膜玻璃芯片執(zhí)行SPRi，測(cè)定AD患者體內(nèi)的ADP3濃度(30～48 mmol/L)，芯片上捕獲的ADP3通過(guò)抗Aβ1-42和人IgG抗體來(lái)確認(rèn)，結(jié)果觀察到與抗Aβ有關(guān)的信號(hào)要比抗IgG的要高，確證了ADP3對(duì)人血清中Aβ1-42的選擇性。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，作者報(bào)道AD患者的血清具有低IgG和高Aβ1-42特征。Lee等[22]制備了博導(dǎo)耦合雙金屬-SPR芯片來(lái)檢測(cè)Aβ水平。由于狹窄的半最大值全寬度，這種改良的SPR系統(tǒng)顯示出比金基系統(tǒng)更好的特性，抗Aβ抗體固化在博導(dǎo)耦合雙金屬-SPR芯片上，檢測(cè)Aβ水平范圍為100～2 000 pg/mL。

3 電化學(xué)傳感技術(shù)檢測(cè)Aβ

由于具備快速、特異和敏感等突出特點(diǎn)，電化學(xué)免疫傳感技術(shù)可以在pg/mL水平上檢測(cè)靶標(biāo)。此外，微納電極、納米傳感材料、微電子和微型感應(yīng)傳感器的出現(xiàn)又提高了技術(shù)性能。Veloso等[8]應(yīng)用基于絲網(wǎng)印刷碳糊電極和方波伏安法(square wave voltammetry,SWV)的非標(biāo)記電化學(xué)生物傳感器來(lái)檢測(cè)β-折疊阻斷五肽(亮氨酸-脯氨酸-苯丙氨酸-苯丙氨酸-天冬氨酸，LPFFD,FibIII)，它是一種Aβ纖維和寡聚物的抑制物。作者應(yīng)用SWV檢測(cè)早期聚集階段Aβ1-42與FibIII的互作。通過(guò)監(jiān)測(cè)其單一酪氨酸殘基的氧化來(lái)測(cè)定SWV信號(hào)。使用硫黃素T染料作為Aβ的顯像劑，通過(guò)熒光成像來(lái)驗(yàn)證結(jié)果。Zhang等[23]將電化學(xué)和高效液相色譜法相結(jié)合，通過(guò)檢測(cè)連接小肽(賴氨酸-亮氨酸-纈氨酸-苯丙氨酸-丙氨酸-谷氨酸，KLVFFAE)N端的Fc氧化，抑制Aβ1-42聚集而進(jìn)行Aβ的檢測(cè)。使用姜黃素作為電活性成分來(lái)抑制Aβ聚集，高效液相色譜法-電化學(xué)技術(shù)使可溶性Fc-KLVFFAE分子從姜黃素中分離，實(shí)時(shí)控制聚集。

諸如SWV、微分脈沖伏安法和循環(huán)伏安法(cycle voltammetry, CV)等電化學(xué)技術(shù)，利用玻碳電極快速和非標(biāo)記檢測(cè)Aβ1-40和Aβ1-42也有報(bào)道。使用酪氨酸作為氧化還原基團(tuán)，監(jiān)測(cè)氧化信號(hào)來(lái)檢測(cè)Aβ水平。Aβ的聚集改變了結(jié)構(gòu)構(gòu)象，導(dǎo)致酪氨酸氧化信號(hào)的改變?；趥鞲行阅埽髡哒J(rèn)為微分脈沖伏安法優(yōu)于CV和SWV，其檢測(cè)限達(dá)0.7 ng/mL，對(duì)于Aβ1-40和Aβ1-42的變異系數(shù)分別為0.3%～1.4%和0.4%～3.0%[24]。Li等[25]開(kāi)發(fā)了一種基于肽的SWV電化學(xué)傳感器來(lái)檢測(cè)Aβ1-42可溶性寡聚物，基于肽生物傳感器的表面電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)區(qū)分了Aβ是否存在。結(jié)果顯示其檢測(cè)限達(dá)240 pmol/L。

金屬(鐵、銅和鋅離子)介導(dǎo)的Aβ聚集增加了活性氧簇產(chǎn)生，從而對(duì)腦細(xì)胞造成更大損傷。用蘇氨酸作為信號(hào)，開(kāi)發(fā)的SWV生物傳感器用來(lái)了解在有金屬或沒(méi)有金屬情況下Aβ聚集的動(dòng)力學(xué)，結(jié)果顯示鋅和鐵金屬離子增加了Aβ聚集。該傳感器對(duì)Aβ響應(yīng)，可分析金屬螯合富含組氨酸區(qū)域(即肽疏水部分)的效果。這些結(jié)果提出了添加金屬螯合劑時(shí)Aβ聚集的機(jī)制[26]。

Yu等[27]制備了敏感的電化學(xué)納米探針，使用生物共軛的辣根過(guò)氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)-Au納米粒子(nanoparticles，NPS)-凝溶膠蛋白檢測(cè)可溶性Aβ1-40/1-42肽。該研究小組探索了凝溶膠蛋白和Aβ之間的特異性結(jié)合，作為一種替代方法來(lái)檢測(cè)Aβ。通過(guò)特異性結(jié)合，用凝溶膠蛋白捕獲可溶性Aβ，通過(guò)測(cè)量標(biāo)記AuNPS上的HRP氧化/還原進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)的檢測(cè)。傳感器對(duì)Aβ1-40/1-42的檢測(cè)限為28 pmol/L。血紅素Aβ1-16是一種電活性劑，具有電催化O2還原功能，Liu等[28]用其修飾AuNPS來(lái)檢測(cè)Aβ，將能與Aβ N端特異性結(jié)合的單克隆抗體固化在AuNPS-血紅素/Aβ1-16上，由于Aβ被單克隆抗體捕獲導(dǎo)致伏安響應(yīng)下降，阻止了AuNPS-血紅素/Aβ1-16對(duì)傳感器表面的吸附，該傳感器對(duì)Aβ的檢測(cè)范圍為0.02～1.50 nmol/L，檢測(cè)限為10 pmol/L。

Liu等[29]制備了一種不使用抗體的電化學(xué)傳感器，將堿性磷酸鹽-半胱氨酸-Prp(95-115)肽固化在金電極上，使用CV技術(shù)特異性檢測(cè)Aβ寡聚物?；诙F的電化學(xué)氧化還原循環(huán)的外層到內(nèi)層機(jī)制用來(lái)放大信號(hào)，達(dá)到更好的靈敏度。該傳感器的檢測(cè)限為3 pmol/L，優(yōu)于傳統(tǒng)的類三明治檢測(cè)過(guò)程。Xia等[30]建立了非標(biāo)記、無(wú)酶的生物傳感器，通過(guò)CV監(jiān)測(cè)β 位淀粉樣前體蛋白裂解酶 1(beta-site amyloid precursor protein cleaving enzyme-1，BACE1)，一種天冬氨酸蛋白酶，可促進(jìn)Aβ的產(chǎn)生，該傳感器也可檢測(cè)BACE1的抑制劑。在傳感過(guò)程中，Aβ-血紅素復(fù)合物在傳感器表面上形成，顯示O2分子的電催化還原。由于抑制劑即IC-50的影響，BACE1的抑制產(chǎn)生了較高的電化學(xué)信號(hào)。這種方法簡(jiǎn)便、成本低，但檢出限相對(duì)較高。

Rama等[31]將AuNPS修飾絲網(wǎng)印刷碳電極(screen-printed carbon electrodes,SPCE)，應(yīng)用競(jìng)爭(zhēng)免疫技術(shù)檢測(cè)Aβ1-42。固化生物素Aβ1-42于電極表面，在那里Aβ與抗Aβ1-42抗體競(jìng)爭(zhēng)。該傳感器對(duì)Aβ的檢測(cè)范圍為0.5～500 ng/mL，檢測(cè)限為0.1 ng/mL。作者認(rèn)為這種免疫傳感器簡(jiǎn)便，可與傳感設(shè)備集成，有望用于便攜式傳感系統(tǒng)。Liu等[32]開(kāi)發(fā)了一種敏感和特異的電化學(xué)生物傳感器，固化抗Aβ抗體于金電極上，檢測(cè)樣品中Aβ1-42和總Aβ。使用鏈霉親和素耦合的堿性磷酸酶和生物素化Aβ來(lái)捕獲抗體修飾的電極。隨著與Aβ錨定抗體競(jìng)爭(zhēng)的Aβ水平增加，獲得的電化學(xué)信號(hào)減少。該傳感器對(duì)CSF樣品中Aβ1-42和總Aβ的檢測(cè)限為5 pmol/L。一種基于碳納米管(carbon nanotube，CNT)薄膜的生物傳感器包含金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)(metal-semiconductor field-effect transistor，MESFET)，其中金作為一種柵材料，將抗HRP抗體連同蛋白G或自顯示蛋白A Z結(jié)構(gòu)域固化在金上，CNT-MESFET生物傳感器比CNT-FET敏感，該傳感器對(duì)血液樣品Aβ的檢測(cè)范圍為1 pg/mL～1 ng/mL，檢測(cè)限為1 pg/mL[33]。

電化學(xué)阻抗譜(electrochemical impedance spectroscopy，EIS)也用于檢測(cè)Aβ來(lái)評(píng)估AD。EIS方法是最好的無(wú)創(chuàng)分析工具，可用于監(jiān)測(cè)蛋白互作、生物傳感、納米毒性和腫瘤藥物相互作用等生物學(xué)現(xiàn)象。使用10 mmol/L[Fe(CN)6]3-/4-作為氧化還原電位探針，在0.30 V電位下檢測(cè)Aβ，該系統(tǒng)通過(guò)一種多酚類化合物，即白藜蘆醇與Aβ互作，通過(guò)監(jiān)測(cè)電荷轉(zhuǎn)移電阻的變化來(lái)研究Aβ的聚集和抑制[34]。

一種非標(biāo)記的EIS傳感器采用生物素標(biāo)記的細(xì)胞朊蛋白(PrPC殘基95-110)，用來(lái)特異性檢測(cè)Aβ寡聚物。PrpPc(95-110)是一種突觸蛋白，介導(dǎo)神經(jīng)元結(jié)合和Aβ寡聚物毒性。基于生物素/抗生物素與聚合物功能化金-SPE橋，采用逐層方法，將這種蛋白用來(lái)制備Aβ阻抗生物傳感器。該傳感器對(duì)Aβ的檢測(cè)限為0.5 pmol/L。然而這種高靈敏傳感器尚需對(duì)重復(fù)性和穩(wěn)定性優(yōu)化以便用于臨床[35]。

將金盤(pán)與二硫代二丙酸SAM功能化，固定特異抗體(OC和A11)，這種EIS傳感器用來(lái)檢測(cè)Aβ1-42寡聚物和纖維狀態(tài)的聚集。以此開(kāi)發(fā)的技術(shù)平臺(tái)可檢測(cè)抑制Aβ聚集的均三嗪衍生聚合調(diào)節(jié)劑(TAE-1和TAE-2)性能[36]。

通過(guò)特異的Aβ抗體固定到納米金顆粒，濺射到陽(yáng)極氧化鋁納米半球陣列檢測(cè)Aβ1-42。該傳感器對(duì)血液Aβ的檢測(cè)范圍為1～10 pg/mL，檢測(cè)限為1 pg/mL。線性方程為電荷轉(zhuǎn)移電阻=29 098×log[Aβ1-42] +90 150，回歸系數(shù)為0.991 6[37]。Lien等[38]基于一次性電化學(xué)印刷碳陣列制備了非標(biāo)記的EIS Aβ生物傳感器，通過(guò)優(yōu)化表面化學(xué)物質(zhì)(蛋白G)制備的基于SAM-AuNPS的Aβ生物傳感器有更高的敏感性。該傳感器對(duì)Aβ的檢測(cè)范圍為2.65 nmol/L～2.04 μmol/L，檢測(cè)限為0.57 nmol/L。最近基于SPR和EIS的多參數(shù)非標(biāo)記分析系統(tǒng)用來(lái)監(jiān)測(cè)感染Aβ1-42的犬腎上皮細(xì)胞變化，通過(guò)添加非致命劑量的Aβ到傳感器表面，引起細(xì)胞基質(zhì)黏附和細(xì)胞-細(xì)胞緊密連接或細(xì)胞骨架重構(gòu)的變化，基于SPR和EIS的方法能夠監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的雙相細(xì)胞反應(yīng)，可用來(lái)研究細(xì)胞層上Aβ纖維的動(dòng)態(tài)變化[39]。

4 展 望

AD給患者家庭帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)、心理、神經(jīng)等負(fù)擔(dān)，對(duì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步、福利和安全等也帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。盡管上述的MRI、PET、SPET、NIR、SPR和 SPRi等神經(jīng)影像學(xué)方法都能檢測(cè)生物體液中的Aβ來(lái)監(jiān)測(cè)AD進(jìn)程和發(fā)病機(jī)制，然而由于它們需要復(fù)雜設(shè)備和高技術(shù)人員操作，所以這些方法僅限于診所使用。為了克服這些缺點(diǎn)，電化學(xué)傳感方法被用來(lái)快速、特異和靈敏檢測(cè)Aβ，雖然目前僅限于研究使用，但今后如果與納米技術(shù)集成，使設(shè)備微型化，有望應(yīng)用于AD的即時(shí)檢驗(yàn)。

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(本文編輯：趙麗潔)

2016-11-17；

2016-12-14

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31272574，30972184)

溫涵(1995-)，男，河北石家莊人，合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)生，從事微電子研究。

*通訊作者。E-mail:wlbwhxjp@163.com

R745.7

A

1007-3205(2017)01-0102-06

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.01.025