通讯作者：Donald E. Ingber
通讯单位：哈佛大学
稳健、快速、灵敏的和具有成本效益的对复杂生物体液中的各种生物标志物进行多重检测的能力可以改变临床诊断并实现个性化医疗。电化学(EC)传感器技术已被探索作为解决这一挑战的一种方法，因为它不需要光学仪器，并且很容易与集成电路和微流体技术兼容；然而，迄今为止，这种方法作为一种可行的商业生物分析工具几乎没有影响。阻碍其临床应用的最关键限制是EC传感器在暴露于复杂的生物样品（例如，血液、血浆、唾液、尿液）时会发生快速生物污染，导致灵敏度和选择性的损失。因此，要突破这一障碍，就必须解决这个生物污染问题。基于此，哈佛大学Donald E. Ingber院士团队在国际著名期刊Accounts of Chemical Research发表重要综述文章“Multiplexed Electrochemical Detection of Biomarkers with High Sensitivity in Complex Biological Samples”。研究人员回顾了团队在防污表面化学和基于多重EC传感器的生物检测方法的重要工作，并将其置于该领域其他研究人员做出的各种创新贡献的背景下。这些系统的未来迭代将改变诊断测试的方式以及未来可以在哪里进行。1. Sabaté delRío, J.; Henry, O. Y.; Jolly, P.; Ingber, D. E. An antifouling coating thatenables affinity-based electrochemical biosensing in complex biological fluids. Nat. Nanotechnol. 2019, 14, 1143-1149.描述了一种用于电极的简单防污涂层，该涂层由交联牛血清白蛋白的三维多孔基质组成，该基质由由金纳米线、金纳米颗粒或碳纳米管组成的导电纳米材料网络支撑。2. Zupancic, U.; Jolly, P.; Estrela, P.; Moschou, D.; Ingber, D. E. Graphene Enabled Low-Noise Surface Chemistry for Multiplexed Sepsis Biomarker Detection in Whole Blood. Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2010638.描述了一种 EC 传感器平台，该平台通过加入由交联牛血清白蛋白组成的纳米复合涂层，该涂层包含还原氧化石墨烯纳米颗粒网络，可防止生物污染，同时保持导电性，从而能够同时检测多种败血症生物标志物。3. Timilsina, S. S.; Durr, N.; Yafia, M.; Sallum, H.; Jolly, P.; Ingber, D. E. Rapid antifouling nanocomposite coating enables highly sensitive multiplexed electrochemical detection of myocardial infarction and concussion markers. medRxiv, 2021, 2021.2006.2013.21258856.描述了一种超快（<1 分钟）方法，用于用防污纳米复合材料层涂覆多路复用电化学传感器，该纳米复合材料层可以在室温下储存数月，为使用临床相关生物标志物的诊断应用提供前所未有的全血灵敏度和选择性。要点1. 一种快速发展和改进的方法，用于用高效的防污纳米复合涂层涂覆EC传感器，该涂层以出色的灵敏度和特异性保持生物标志物信号检测。要点2. 一种快速浸涂方法，用于在EC传感器上应用这种防污层，该方法可以在不到1分钟的前所未有的时间内完成，使用可用于大规模制造的方法。要点3. 一种纳米复合材料的模块化能力，适用于更广泛的EC传感应用。要点4. 展望了生物传感器的更多迭代将包含其他转导系统，例如晶体管，以及抗体的新型生物对应物（适体、affimers、分子印迹聚合物），以在未来开发更先进的实时生物传感。
参考文献：
Sanjay S. Timilsina, Pawan Jolly, Nolan Durr, Mohamed Yafia, Donald E. Ingber, Enabling Multiplexed Electrochemical Detection of Biomarkers with High Sensitivity in Complex Biological Samples, Accounts of Chemical Research, 2021, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.1c00382
通讯作者简介
Donald E. Ingber，美国国家工程院院士、美国国家医学科学院院士、美国国家发明家学院院士、美国医学和生物工程研究所以及美国艺术与科学院院士。哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的创始主任、哈佛医学院的Judah Folkman血管生物学教授和波士顿儿童医院的血管生物学项目，以及哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院生物工程教授。Ingber是生物启发工程领域的先驱，在Wyss研究所，他目前领导着跨越广泛学科的科学和工程团队，以开发突破性的生物启发技术，以促进医疗保健和提高可持续性。他的工作在机械生物学、细胞结构、肿瘤血管生成、组织工程、系统生物学、纳米生物技术和转化医学方面取得了重大进展。通过他的工作，Ingber还帮助打破了科学、艺术和设计之间的界限。
Ingber撰写了500多篇论文和165项专利，创立了5家公司，并在全球范围内进行了550次演讲和邀请讲座。他在2012年和2020年被评为全球前20名转化研究人员之一(Nature Biotechnology)，2015年全球领先思想家(Foreign Policymagazine)，并在广泛的学科中获得了许多其他荣誉，包括Robert A.Pritzker Award和Shu Chien Award(生物医学工程学会)、Rous Whipple奖(美国病理研究学会)、终身成就奖(体外生物学学会)、前沿奖(毒理学会)、创始人奖(生物物理学)、国防部乳腺癌创新奖和耶鲁大学威尔伯十字勋章。
Ingber在将他的创新成果转化为商业产品方面取得了长足的进步，许多产品现在要么处于临床试验阶段，要么正在销售中。Ingber开发的技术示例包括癌症和大流行病毒的治疗方法；微图案培养基质研究工具；一种类似透析的脓毒症治疗装置，可清除血液中的病原体和炎性毒素以及伴随诊断；用于医疗器械的抗凝表面涂层，取代了对危险的血液稀释药物的需求；一种剪切应力激活的纳米治疗剂，将血栓破坏药物和血管扩张剂靶向血管闭塞部位；用于COVID-19诊断的低成本鼻咽拭子和高灵敏度多路电化学传感器；由活的人体细胞排列的人体器官芯片，这些芯片被用于替代药物开发和个性化医疗的动物试验。2015年，Ingber的的“芯片上的器官”技术被伦敦设计博物馆评为年度设计，同时也被纽约市现代艺术博物馆(MoMA)收购，用于永久性的设计收藏。他的芯片器官还被世界经济论坛评为2016年十大新兴技术之一。
