高灵敏度检测Caspase-3活性的有机电化学晶体管传感器

细胞的凋亡过程主要是由Caspases蛋白酶家族完成的,而Caspase-3是半胱氨酸蛋白酶家族中最重要的蛋白酶，广泛参加到凋亡过程中，并与细胞的衰老，神经退行性疾病，癌症的发生和发展、心血管疾病发生等有着重要联系，因此Caspase-3可以作为细胞凋亡和疾病诊断的生物标志物。发展Caspase-3生物传感器在临床上有利于了解Caspase-3在各种生理和病理过程中发挥的作用，也能够为疾病的早期检测和诊断提供重要帮助。在正常状态下，Caspases-3以无活性前体pro-Caspase-3的形式储存在细胞中，在炎症因子的作用下被激活，pro-Caspase-3被剪切形成两个亚基，这两个亚基再组成活性的Caspase-3。用于Caspase-3活性检测的传统技术包括酶联免疫吸附实验 (ELISA)、免疫印迹 (WB) 等，这些方法结果可靠，但是一般来说这些方法的灵敏度较低，特异性不强，检测中需要大量样品，所用的实验仪器设备和抗体试剂成本相对较高，测量步骤也复杂繁琐等。而在疾病的早期阶段，Caspase-3含量较低，限制了上述这些方法在Caspase-3实验研究和临床上的广泛应用。因此，临床上和实验室迫切需要开发高灵敏的检测方法。针对上述问题，本团队利用有机电化学晶体管（OECTs），设计并开发了检测Caspase-3活性的生物传感器，实现了对Caspase-3的高灵敏度检测，该传感器具有生物相容性，特异性好、检测快速、方便等特点。在实际的检测结果中最低检测限达到了0.1 pM，并成功应用于对凋亡细胞的检测，该传感器有望应用于临床、实验室等领域对Caspase-3的测量。

如图所示，该传感器的技术原理是制备具有特异性识别Caspase-3的电极。传感器使用有机半导体晶体管放大技术，发展了在金钠米颗粒上固定生物识别物质的新方法，实现了无标记的caspase-3活性检测，并且测量过程响应迅速，可靠性高。