生物電子芯片可以在20分鐘內(nèi)檢測唾液中的維生素C和D

巴西 圣保羅大學(xué)(USP)的研究人員開發(fā)出一種生物電子芯片，可以同時檢測體液中的維生素C和D。它靈活且易于使用，并且可以適應(yīng)用于可穿戴設(shè)備以輔助個性化飲食。細(xì)節(jié)在ACS應(yīng)用納米材料雜志上發(fā)表的一篇文章中有描述，并在該雜志的封面上刊登。

維生素C和D是微量營養(yǎng)素，在免疫系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，參與了對抗病毒和細(xì)菌的代謝途徑。監(jiān)測機體中的這些維生素可以幫助確保它們的水平既不缺乏也不過量。

然而，目前可用的方法需要由專業(yè)人員操作的昂貴的實驗室設(shè)備。它們需要采集血液樣本并產(chǎn)生有害廢物。同時檢測和分析同一樣品中的兩種維生素是困難的。

為了簡化這一過程，  o Carlos物理研究所(IFSC-USP)的研究人員在FAPESP(項目22/03758- 0,22 /15122- 3,19 /13514- 9,22 / 00443 -0和18/22214-6)的支持下，使用相對便宜的資源，如碳，和快速操作協(xié)議，開發(fā)了一種用于維生素C和D自我監(jiān)測的電化學(xué)芯片。

這種芯片是一次性的，包含兩個傳感器，每個傳感器都使用電流來檢測維生素。以維生素C為例，傳感器由碳納米顆粒制成，起到電催化劑的作用。維生素D傳感器是由石墨化碳氮化和金納米顆粒結(jié)合一層25(OH)D3抗體制成的。由于半衰期長，25(OH)D3是維生素D最豐富的循環(huán)形式。

這種芯片易于操作。用戶所要做的就是將它連接到一個類似血糖儀的小型便攜式電子設(shè)備上，插入唾液或血清樣本，然后等待電流顯示維生素的存在和水平。結(jié)果在20分鐘內(nèi)得到。

“通過在其中一個傳感器的表面固定電化學(xué)活性物質(zhì)，我們能夠消除對標(biāo)簽和氧化還原探針的需求，簡化了設(shè)備，降低了分析的復(fù)雜性，”Thiago Serafim Martins說，他是該文章的第一作者，目前是英國倫敦帝國理工學(xué)院的研究員。

“這使得這種芯片更實用、更高效，可以直接用于藥房、診所等?！贝送?，它足夠靈活，可以作為可穿戴設(shè)備使用，嵌入護(hù)齒器或牙套中，并直接應(yīng)用于皮膚。

它的選擇性和特異性在對照實驗中得到了證實，這些對照實驗旨在測量血液和唾液樣本中通常存在的其他物質(zhì)(如維生素B12、B1和B3、葡萄糖、乳酸、氯化鈉和氯化鉀)的潛在干擾。

挑戰(zhàn)

在開發(fā)檢測維生素C和D的生物電子芯片時，研究人員面臨的主要挑戰(zhàn)是確保芯片分析的樣品中維生素之間不會發(fā)生交叉反應(yīng)。

馬丁斯解釋說:“為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，我們將芯片設(shè)計為具有兩個不同表面化學(xué)成分的工作區(qū)域或傳感器，并將它們配置為在不同的電位下工作?！?/p>

科學(xué)家們看到了將芯片的功能擴展到檢測其他生物標(biāo)志物的潛力，包括幾種類型的癌癥，盡管必須首先進(jìn)行更多的研究來驗證傳感器。之后，他們計劃申請專利，并最終將這項技術(shù)授權(quán)給制造商。

這項研究也得到了巴西國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展委員會(CNPq)的支持。

來源：AAAS

異丁醛（也稱為2-丁醛，化學(xué)式：C4H8O）是一種有機化合物，屬于醛類化合物。以下是異丁醛的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 功能團(tuán)：異丁醛分子中含有一個醛基（─CHO功能團(tuán)），即碳氧雙鍵和一個氫原子。

2. 溶解性：異丁醛具有一定的溶解性。它可以在水和許多有機溶劑中溶解，如乙醇、醚等。

3. 氧化性：異丁醛易被氧氣氧化成相應(yīng)的酸。

4. 反應(yīng)活性：異丁醛是一種活潑的化合物，可以與多種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生以下反應(yīng)：

   - 還原反應(yīng)：可以被還原劑還原為相應(yīng)的醇。

   - 加成反應(yīng)：與親核試劑（如氨、氫氯化物）加成反應(yīng)，形成相應(yīng)的加成產(chǎn)物。

   - 導(dǎo)入反應(yīng)：與親電試劑（如酸性條件下的醇或酰氯）反應(yīng)，發(fā)生導(dǎo)入反應(yīng)，形成醇或酯。

5. 異構(gòu)性：異丁醛和正丁醛（1-丁醛）是同分異構(gòu)體，它們的分子結(jié)構(gòu)不同。

需要注意的是，異丁醛是一種具有刺激性氣味的液體，在處理和使用時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。同時，由于異丁醛易燃，應(yīng)避免與火源接觸和存放在易燃物質(zhì)附近。