李迎春/王启钦Anal. Chem.：集成微针和水凝胶生物传感器平台

研究内容

猴痘疫情的爆发凸显了开发快速灵敏的病毒检测技术的重要性。微针（MNs）提供微创采样功能，为开发集成提取和诊断便携式设备提供了解决方案。

哈尔滨工业大学（深圳）李迎春/暨南大学王启钦报告了一种集成的MNs和水凝胶生物传感器（IMHB）平台，由电子设备、MNs贴片和水凝胶贴片组成。IMHB允许直接从病变皮肤中特异性提取猴痘病毒（MPXV），以电化学和比色模式进行病毒检测。将双功能信号探针3,3′，5,5′-四甲基联苯胺（TMB）加载到水凝胶贴片中，为双模传感提供可测量的信号。此外，该平台还设计了一个控制区域，用于从正常皮肤中收集空白样本，从而实现比率分析和质量控制功能。这种双模比率传感策略对MPXV A29蛋白的检测范围为10-1000 ng/mL，电化学和比色分析的检测限分别为0.1632和0.3017 ng/mL。开发的IMHB平台为快速现场测定MPXV提供了一种新方法，展示了在传染病早期进行快速干预的潜力。相关工作以“Integrated Microneedles and Hydrogel Biosensor Platform: Toward a Diagnostic Device for Collection and Dual-Mode Sensing of Monkeypox Virus A29 Protein”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.作者开发了一个集成的MNs和水凝胶生物传感器（IMHB）平台，该平台结合了MPXV的提取能力以及电化学和比色传感能力。

要点2.A29蛋白是MPXV的一种高度保守的表面包膜蛋白，已被用作MPXV测定的特异性抗原。因此，A29蛋白被选为目标分析物。制造的电化学MNs与MnO2-Au纳米酶和A29蛋白抗体集成，用于特异性识别和提取溶液中的A29蛋白。提取后，将电化学MNs与比色水凝胶结合。

要点3.藻酸钠水凝胶贴片中的双功能信号探针TMB可以直接被具有氧化酶样活性的MnO2-Au纳米酶催化产生蓝色氧化产物。使用智能手机可以很容易地收集TMB氧化产物的电化学信号和彩色图像。同时，IMHB平台还设计了一个控制区域，用于收集正常皮肤下的电化学信号和彩色图像，实现比率分析和质量控制功能。这种双模比率传感策略能够快速准确地测定MPXV。

研究图文

图1. MnO2-Au纳米酶的（A）SEM和（B）SEM-EDS元素图像。（C）未改性的MN和（D）海藻酸钠水凝胶的SEM。

图2.（A）在探针溶液（5 mM [Fe（CN）6]3−/4−和0.1 M KCl）中，在10至200 mV/s的不同扫描速率下，MNs的WEs的CV。（B）氧化还原峰值电流与扫描速率平方根之间的线性关系。

图3.（A）在IMHB平台上记录的不同浓度A29蛋白的SWV。（B）A29蛋白浓度的校准图以电流比IC/IT给出。（C）智能手机记录的不同浓度A29蛋白的海藻酸钠水凝胶图像。（D）A29蛋白浓度的校准图采用灰度比GT/GC。（E）IMHB平台对A29蛋白（100 ng/mL）和干扰物（100 ng/mL）的特异性测试。（F）IMHB平台对A29蛋白的再现性。（G）在不同储存期下获得了MNs的电流比IC/IT和灰度值比GT/GC。误差条显示了三次重复测量的标准偏差。

图4. 通过制造的IMHB平台测定添加到（A）模拟体液和（B）人工唾液样本中的A29蛋白。误差条显示三次重复测量的标准偏差。

文献详情

Integrated Microneedles and Hydrogel Biosensor Platform: Toward a Diagnostic Device for Collection and Dual-Mode Sensing of Monkeypox Virus A29 Protein

Yujian Liu, Jiang Liu, Yequn Chen, Guanghui Zhang, Qiqin Wang,* Yingchun Li*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c03835

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