本校陳逸聰教授研究團(tuán)隊製備靈敏快速的奈米級血糖監(jiān)控新利器刊登於《Nano Today》期刊

糖尿病是常見的代謝疾病，對患者的生活品質(zhì)影響甚鉅，及早發(fā)現(xiàn)與有效醫(yī)療，攸關(guān)著糖尿病的治癒療效。本?；瘜W(xué)系陳逸聰教授研究團(tuán)隊，和馬偕紀(jì)念醫(yī)院的陳志揚(yáng)與陳則豪兩位醫(yī)師，以及陽明交通大學(xué)許世宜教授的理論計算團(tuán)隊合作，利用SELEX（即systematic evolution of ligands by exponential enrichment）方法（圖一）篩選出一全新的具有40個鹼基的單股DNA適體（aptamer，簡稱為Apt_GP，圖二），對人體血液內(nèi)的糖化血紅蛋白A1c（hemoglobin A1c，縮寫為HbA1c）具有很強(qiáng)的親和力。Apt_GP是結(jié)合HbA1c的β鏈的N端糖化肽（即Fru-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-COOH，簡稱為 glycated peptide (GP)）成為GP-Apt_GP複合體，其在磷酸鹽緩衝生理鹽水（phosphate buffered saline，簡稱PBS）中的解離常數(shù)為K_d = 1.1 ± 0.1 nM。許世宜教授的研究團(tuán)隊更進(jìn)一步利用分子動力學(xué)模擬，計算出GP-Apt_GP複合體的立體結(jié)構(gòu)（圖三）。

將此適體修飾於矽奈米線場效電晶體（silicon nanowire field-effect transistor，簡稱SiNW-FET）製成生物感測器（biosensor），可非常靈敏、快速、精準(zhǔn)地偵測血液內(nèi)的HbA1c濃度。SiNW-FET是以半導(dǎo)體之矽奈米線做為電荷通道所構(gòu)築而成的場效電晶體，團(tuán)隊設(shè)計的SiNW-FET是由數(shù)百條矽奈米線（每條矽奈米線之直徑僅~20 nm）以彼此近乎平行的連接在梳狀交錯的電極間（圖四，相鄰之源極與汲極的間距為3 μm），此SiNW-FET元件對外加電場，具有極高響應(yīng)的靈敏度。將上述Apt_GP及聚乙二醇（polyethylene glycol，簡寫為PEG）依一定數(shù)量比例，以化學(xué)鍵結(jié)合方式修飾在SiNW-FET上（簡稱為PEG:AptGP/SiNW-FET），即可測量人體血液樣品中的HbA1c濃度。此量測結(jié)果不但與傳統(tǒng)毛細(xì)管電泳法量得的結(jié)果相吻合，更具有快速偵測、性價比高、可製備成便攜式感測器的優(yōu)勢。

利用PEG: Apt_GP/SiNW-FET偵測血液中的HbA1c濃度，無需將血液進(jìn)行脫鹽等預(yù)處理。此外，PEG: Apt_GP/SiNW-FET在偵測HbA1c濃度時有極靈敏的「線性工作範(fàn)圍」（1 μM至10 nM），因此血液樣品需先用PBS稀釋100至10,000倍；換言之，極小量的血液樣品即可送驗(yàn)。試想，將一滴血（體積約0.01 cc）稀釋10,000倍後，即有100 cc的容量，而我們僅需取其中之1 cc來測量HbA1c濃度。依此類推，如果在SiNW-FET上修飾不同的探測分子（probe molecules），以偵測不同疾病的標(biāo)誌物（biomarker），使用這種奈米級生物感測器便能真正實(shí)現(xiàn)「一滴血驗(yàn)百病」的目標(biāo)。

研究成果全文：Detecting glycated hemoglobin in human blood samples using a transistor-based nanoelectronic aptasensor

將於2021年12月刊登於《Nano Today》：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101294