Nová biosensingová platforma poskytuje kvantitativní hodnocení mírného až těžkého poškození jater

Sledování klíčových biomarkerů v reálném čase je kritickým předpokladem pro diagnostiku včasné diagnostiky onemocnění a personalizovanou terapii. Včasná detekce narušení funkce jater se zvláště spoléhá na měření sérové ​​alanin aminotransferázy (ALT). Konvenční metody, včetně elektrochemických, kolorimetrických a fluorescenčních testů, však často trpí provozní složitostí, vysokými náklady a omezenou citlivostí, což je však způsobuje, že jsou nedostatečné pro „rychlé, reálné a nízkonákladové“ detekční potřeby v klinickém intraoperačním monitorování nebo domácím řízení. Vývoj nové, pohodlné a vysoce citlivé strategie detekce ALT proto drží významnou klinickou hodnotu a aplikační potenciál.

Nedávno výzkumný tým vedený prof. Hanyang Li na Harbin Engineering University integroval funkcionalizované mikrokavitace tekutých krystalů (LC) s laserovou technologií šeptajícího galerií (WGM) k vytvoření nové platformy pro biosenzing v reálném čase (obrázek 1), což umožňuje vysoce citlivou detekci Alt.

Konstrukce funkcionalizovaného LC Sensor mikrokavity

Tým zavedl kyselinu stearovou jako funkční molekulu v rámci mikrokavitin LC. Systém, který využívá jeho vlastnosti reagující na pH, může generovat výraznou optickou odpověď na změny pH vyvolané alt-katalyzovanou enzymatickou reakcí. Tyto změny pH mění podmínky mezifázového ukotvení, řídí reverzibilní přechody LC molekul mezi radiálními a bipolárními konfiguracemi. Výsledná změna molekulární orientace přímo modulují účinný index lomu mikrokativy, čímž indukuje měřitelný redshift ve vlnové délce rezonance WGM. Tento mechanismus umožňuje optické snímání alt enzymatické aktivity bez štítků.

In vitro a in vivo detekce alt

Normální referenční rozsah pro ALT je obvykle 0-40 U/l, přičemž kritické prahy při 40, 80 a 200 U/l jsou zvláště důležité pro diagnostiku časných poranění jater. Experimentální výsledky prokázaly vysoce lineární korelaci mezi koncentrací ALT (0-240 U/L) a dobou dokončení reakce, což bylo dosaženo citlivosti 0,67 s/(U/l). Na základě doby dokončení reakce i na dynamiku spektrálního píku umožňuje platforma odstupňované hodnocení mírného (40-80 U/l), středního (80-200 U/l) a závažného (> 200 U/l) jater, což poskytuje kvantitativní rámec pro rafinovanější hodnocení jaterních funkcí.

Pro další validaci klinické použitelnosti navrhovaného přístupu k biosensingu ALT byly provedeny testy in vivo pomocí myšího séra. Výsledky ukázaly vynikající shodu s komerčními soupravami testů ALT, což dále prokazuje praktičnost platformy a potenciál pro klinický překlad.