hLife Article | 功能化聚二乙炔脂质体-微针复合体的制备及其在生理靶标物原位采样与高灵敏检测一体化中的应用

论文亮点

基于聚二乙炔（Polydiacetylene，PDA）脂质体独特的触变光学特性，结合溶胀型微针原位取样技术，研发了一种集采样和检测一体化，兼具非标记、稳定、灵敏和便捷性的生物标志物检测技术（图１）。

 图1 PDA复合微针制备过程以及检测原理示意图

论文导读

近日，中国海洋大学海洋生命学院孔明研究团队与韩国浦项科技大学Junmin Lee研究团队在hLife上发表了题为“Construction and investigation of all-in-one microneedles complexed with functionalized polydiacetylene liposomes for improved in situ detection sensitivity”的研究论文。本研究将PDA脂质体与溶胀型微针相结合，以固相分散形式，构建了集采样和检测功能一体化的PDA/MNs技术平台，实现了对生物标志物Pb²⁺和唾液酸（SA）的定量检测，显著提升了PDA脂质体检测的敏感性能，并可根据不同靶标物进行定制和拓展，提供了一种非标记、稳定、灵敏、便捷的检测技术平台，具有广阔的实际应用前景。

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PDA是一种具有独特光学性质的共轭聚合物。当外界触变因素（温度、pH、金属阳离子等）作用于PDA脂质体时，会引发PDA脂质体共轭骨架构象变化导致颜色改变，光吸收峰蓝移并产生荧光信号，这一触变光学特性使其可用于靶物质的非标记检测。PDA脂质体一般被分散于液相基质中使用，因溶剂稀释效应在一定程度上限制了其检测灵敏度，并存在稳定性差、采样与检测过程分离等问题。分布于固相基质的PDA脂质体虽然克服了溶剂稀释，但与液相基质相比，检测灵敏度是否有改进或改进多少，尚无相关研究。

微针是由长度不超过1 mm的针体阵列和基底组成，可以穿透皮肤角质层产生微通道，但不会引起出血和疼痛，在经皮给药中应用广泛。溶胀型微针刺皮后，针体能快速吸收提取组织间隙液（ISF）而膨胀，实现原位采样。因此，本研究将溶胀型微针与PDA脂质体相结合，构建了复合微针（PDA/MNs），验证了其在固相基质中可响应环境触变而改变光学特征，实现采样/非标记检测一体化；进一步以铅离子（Pb²⁺）和N-乙酰基神经氨酸（SA）为靶物质，通过定制能与靶物质特定结合的功能化衍生PDA单体，借助PDA脂质体的比色响应（CR）值和荧光强度变化，定性定量评价了其检测性能，结果表明，PDA/MNs不仅可通过非介入方式完成靶物质的原位采样，对比液相介质，固相基质还显著降低了靶物质的检测限值（LOD），提高了PDA脂质体的检测灵敏度。因此，PDA/MNs有望为常规或病理生物标志物检测提供兼具非标记、稳定、灵敏和便捷性的技术平台，实现采样与检测一体化。

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作者简介

王嘉睿 硕士研究生

第一作者 

机构：中国海洋大学

研究方向：微针用于生物标志物提取和检测

Junmin Lee 助理教授

通讯作者

机构：韩国浦项科技大学

研究方向：生物材料与组织再生医学

 孔明 教授

 通讯作者

机构：中国海洋大学

研究方向：生物化学与生物医用材料

引用格式：

Wang J, Li W, Chen Y, et al. Construction and investigation of all-in-one microneedles complexed with functionalized polydiacetylene liposomes for improved in situ detection sensitivity. hLife. 

https://doi.org/10.1016/j.hlife.2024.07.005.

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