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氨基酸傳感器研究獲突破 低成本檢測有望實現(xiàn)
2020年08月28日 09:55:28
來源：儀器網(wǎng) 點擊量：4461
近日，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究與畜禽健康養(yǎng)殖研究中心研發(fā)出一種新型氨基酸生物傳感器，可以為開發(fā)基于肽適體的生物傳感器提供基礎(chǔ)。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】在養(yǎng)殖業(yè)中，禽畜健康狀態(tài)對于預(yù)防疾病、保障產(chǎn)品的產(chǎn)出具有重要意義，而禽畜的營養(yǎng)對產(chǎn)品質(zhì)量有著關(guān)鍵影響。一般禽畜養(yǎng)殖主要通過控制溫度、濕度、通風(fēng)條件等環(huán)境因素以及衛(wèi)生條件實現(xiàn)健康養(yǎng)殖，通過飼料的調(diào)配改善禽畜的營養(yǎng)狀況。但是要保證禽畜的營養(yǎng)和健康狀態(tài)不能僅依靠養(yǎng)殖方式的管理和經(jīng)驗判斷，還需要利用檢測儀器進(jìn)行分析。
評估動物營養(yǎng)和健康狀態(tài)的常用指標(biāo)是游離氨基酸的濃度。游離氨基酸是指未結(jié)合在蛋白質(zhì)分子中的氨基酸，主要由食物蛋白消化和機(jī)體蛋白質(zhì)分解合成產(chǎn)生，部分氨基酸還可由機(jī)體合成。游離氨基酸是合成蛋白質(zhì)、多肽以及其他其他含氮的生理活性物質(zhì)的主要成分，對生物大分子的活性及其生理功能起著極為重要的作用。因此特定種類或者多種氨基酸濃度變化可以反映動物機(jī)體營養(yǎng)和健康狀態(tài)。
游離氨基酸的檢測方法很多，如高效離子交換色譜法、氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法( GC /MS)、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用( LC /MS) 法、高效陰離子交換色譜-積分脈沖安培法( HPAEC-IPAD)等。這些方法往往需要昂貴的儀器設(shè)備、復(fù)雜的樣品衍生化處理流程以及熟練的操作人員，很難實現(xiàn)實時實地的動態(tài)監(jiān)測。隨著生物傳感器的發(fā)展，針對氨基酸監(jiān)測的生物傳感器也開始進(jìn)行研制，并且取得了一定成果。然而目前的氨基酸傳感器仍然存在著存在穩(wěn)定性不強(qiáng)和生物相容性問題待改善等問題。解決這些問題的可能方法是構(gòu)建多肽適配體(肽適體)生物傳感器。
近日，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究與畜禽健康養(yǎng)殖研究中心研發(fā)出一種新型氨基酸生物傳感器，可以為開發(fā)基于肽適體的生物傳感器提供基礎(chǔ)。
研究團(tuán)隊通過搜集豬、人、小鼠以及大鼠的氨基酸代謝相關(guān)蛋白29185條，形成氨基酸代謝相關(guān)蛋白庫并獲得對應(yīng)八肽的肽庫。進(jìn)行初步篩選后，團(tuán)隊獲得具有單一氨基酸特異結(jié)合性的八肽653條，平均每種氨基酸33條。隨后，使用等溫滴定量熱儀對多肽與氨基酸模擬結(jié)合的效果進(jìn)行驗證，獲得了具有特異性氨基酸識別能力的肽適體。使用通過驗證的肽適體(以特異性識別精氨酸的肽適體為例)進(jìn)行電化學(xué)阻抗型傳感器的構(gòu)建。監(jiān)測結(jié)果顯示，這種生物傳感器對精氨酸濃度檢測具有良好的效果。
可植入式或可穿戴式氨基酸檢測傳感器不僅可用于動物，還可以用于人體健康狀況的實時監(jiān)測。雖然現(xiàn)階段這一技術(shù)還未成熟，但隨著研究的一次次突破，可以投入實用的氨基酸傳感器不會太遠(yuǎn)。
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