近日，化学与分子工程学院罗细亮教授团队联合牛津大学Jason J. Davis教授成功开发出一种新型抗污染糖肽电化学传感器，在Chemical Science期刊发表题为“A Biomimetic Glycosylated Peptide Sensor with Enhanced Assaying Accuracy in Complex Biofluids”的研究论文。
正常的生理环境（如血液、血清、间质液和脑脊液）中，含有大量的蛋白质、核酸等生物分子。采用电化学传感方法对疾病标志物进行检测时，复杂基质中干扰物质在电化学界面的非特异性吸附，通常会导致传感器界面的污染，从而出现假阳性/假阴性信号以及检测准确度下降等问题。为解决上述问题，罗细亮教授团队一直致力于抗污染电化学传感器件的研发工作，制备了系列抗污染材料，构建了多种抗污染电化学传感器，实现了复杂样品中生物分子的精准检测。
本研究工作受血管内皮糖萼结构与功能的启发，将β-D -葡萄糖连接至D-氨基酸构型的线性两性离子肽末端，利用其空间位阻屏蔽电极表面，减少与非特异性生物分子的接触、降低生物污染，并增强界面抵抗酶降解的能力。同时，β-D -葡萄糖丰富的羟基与水分子形成强氢键，两性离子肽通过带相反电荷的基团与水分子产生强静电作用，二者共同在电极界面构建致密水合层，进一步抑制非特异性蛋白质吸附及蛋白酶降解。这种"空间位阻＋水化层保护＋电荷中性表面"的协同设计，使传感界面在保持高目标识别灵敏度的同时具备优异抗污染性能，从而显著提高复杂临床样本检测的准确性、长期稳定性与可靠性。（图1）。
图1 受血管内皮糖萼启发的抗污染界面的示意图概要。
通过电化学测试与荧光成像技术探究了糖基化肽在多种复杂环境（血液、血清、人工脑脊液）中的抗污染与抗酶解性能，通过分子动力学模拟计算并对比了糖基化肽与未糖基化肽的亲水性和与干扰蛋白的相互作用过程，并发现糖基化肽具有更强的亲水性以及抗污染抗酶解能力（图2至图4）。该糖基化肽传感器在标准溶液与胎牛血清中对不同浓度目标物的检测均表现出近似线性的信号响应，且该糖基化传感器即使在存在高浓度干扰物的情况下，仍能对目标物精准检测，检测结果受干扰物影响较小。
图2 监测糖基化肽界面稳定性、传感器构建过程、电化学抗污染抗酶解实验、荧光成像法评估蛋白吸附情况。
图3 糖基化肽界面与未糖基化肽界面在不同复杂环境中抗污染性能评估以及肽头部基团在XZ和YZ平面上的水密度分布图，展示了界面水合状态的差异。
图4 糖基化肽与未糖基化肽界面与不同电荷蛋白的相互作用与吸附情况。
相较于未进行糖基化修饰肽的传感器，该糖基化肽传感器能实现肺小细胞癌与健康人的精准筛查区分，检测结果与医院标准分析结果具有高度一致性，表明该传感器在临床应用中具有重要前景（图5）。
图5 糖基化肽与未糖基化肽传感器的临床检测分析对比。
该研究成果成功将亲水性多肽与β-D -葡萄糖深度融合，构建了一种具有精准检测性能的糖肽电化学传感器，有效解决了复杂临床生物流体中普遍存在的生物污染和酶解、降解等难题，在疾病早期诊断、临床医学应用等领域展现出巨大应用潜力。
本研究以Research Article形式发表于Chemical Science。博士研究生李艳欣是文章的第一作者，罗细亮教授和牛津大学Jason J. Davis教授为共同通讯作者，好博·体育(中国)官方网站 - HAOBO SPORTS为第一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金和青岛市自然科学基金重点项目等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D6SC04969A
