卓青青 鄒黎萌 楊博翔

重慶市巴南區(qū)中醫(yī)院 重慶 401320

引言

皮質(zhì)醇作為一種類固醇激素，有影響脂質(zhì)代謝和神經(jīng)發(fā)育等功能。其在體內(nèi)含量與許多精神狀態(tài)如焦慮，抑郁等相關(guān)。當(dāng)含量異常時(shí)會(huì)導(dǎo)致心理或身體健康失常等危害。檢測(cè)皮質(zhì)醇可通過(guò)體液如：汗液，唾液或尿液中的含量進(jìn)行無(wú)創(chuàng)檢測(cè)[1]。因皮質(zhì)醇對(duì)精神狀態(tài)的調(diào)節(jié)有重要作用，對(duì)其檢測(cè)有重要價(jià)值。此外，皮質(zhì)醇的檢測(cè)方法較多，通常使用較多的為酶免疫法，電化學(xué)，光電化學(xué)免疫法等。而電化學(xué)因檢測(cè)快捷，效率高，成本低廉，在皮質(zhì)醇檢測(cè)中運(yùn)用廣泛，通常采用差分脈沖伏安法（DPV），循環(huán)伏安法（CV），方波伏安法（SWV）等方法進(jìn)行檢測(cè)[2]。此外，新型的皮質(zhì)醇傳感器在檢測(cè)中通?？墒褂脤?dǎo)電材料來(lái)提高檢測(cè)的靈敏度，并通過(guò)修飾皮質(zhì)醇抗體進(jìn)行免疫檢測(cè)或通過(guò)電聚合等方式進(jìn)行分子印跡檢測(cè)，改善了傳統(tǒng)檢測(cè)不能定量，孵育時(shí)間長(zhǎng)和不能重復(fù)檢測(cè)等缺陷，此外還能開(kāi)發(fā)出可無(wú)創(chuàng)實(shí)時(shí)檢測(cè)的傳感器，大大提高檢測(cè)效率。

本綜述通過(guò)電化學(xué)檢測(cè)皮質(zhì)醇中的免疫傳感器，分子印跡傳感器，基于碳材料傳感器和可穿戴傳感器四種傳感器進(jìn)行總結(jié)和分析來(lái)對(duì)皮質(zhì)醇傳感器的發(fā)展和前景進(jìn)行評(píng)估。展現(xiàn)了電化學(xué)傳感器檢測(cè)皮質(zhì)醇快捷靈敏，成本低廉等優(yōu)勢(shì)。體現(xiàn)了檢測(cè)皮質(zhì)醇的巨大潛力。

1 免疫傳感器

免疫檢測(cè)是最早用于檢測(cè)皮質(zhì)醇的方法，在20世紀(jì)70年代最早通過(guò)酶免疫法檢測(cè)血清中的皮質(zhì)醇。同時(shí)，還演化出其他一些物理和化學(xué)方式的檢測(cè)方法，如：化學(xué)發(fā)光免疫測(cè)定，同位素免疫法和電泳免疫法等[3]，它們相比傳統(tǒng)的檢測(cè)方法更加靈敏和快捷，但存在定量檢測(cè)不靠譜，不能多次檢測(cè)且檢測(cè)范圍有限等缺陷。而電化學(xué)免疫檢測(cè)通過(guò)抗體對(duì)抗原特異性識(shí)別并用電化學(xué)方法來(lái)測(cè)定分析物含量，采用電極通常有ITO電極，絲網(wǎng)印刷電極和玻碳電極等?；诜磻?yīng)有競(jìng)爭(zhēng)性免疫反應(yīng)和抗體-抗原結(jié)合反應(yīng)等，能通過(guò)雙重酶標(biāo)記同時(shí)檢測(cè)皮質(zhì)醇和其他標(biāo)志物來(lái)達(dá)到多檢測(cè)的運(yùn)用。

Jwan O Abdulsattar[4]等人首先在ITO電極表面修飾氨基，并將二茂鐵羧基醛固定在ITO電極表面，通過(guò)二茂鐵羧基醛和抗體游離氨基形成希夫堿反應(yīng)相結(jié)合。通過(guò)抗體和皮質(zhì)醇或可的松結(jié)合后的CV和SWV的電流發(fā)現(xiàn)其皮質(zhì)醇檢測(cè)極限為1.03pgml-1。有低成本優(yōu)勢(shì)，但存在孵育電極時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。María Moreno-Guzmán[5]等人通過(guò)在氨基苯硼酸修飾絲網(wǎng)印刷碳電極表面進(jìn)行雙抗體的修飾，能競(jìng)爭(zhēng)性免疫測(cè)定親和反應(yīng)，并測(cè)定酶反應(yīng)產(chǎn)物的電化學(xué)氧化，在人血清的檢測(cè)中回收率高，檢測(cè)準(zhǔn)確且快捷。而在競(jìng)爭(zhēng)免疫傳感器中，SatuK?m?r?inen[6]等人通過(guò)使用皮質(zhì)醇-堿性磷酸酶共軛物并運(yùn)用于電化學(xué)直接競(jìng)爭(zhēng)免疫傳感器來(lái)測(cè)定唾液中皮質(zhì)醇含量。在絲網(wǎng)印刷電極表面修飾IgG抗體和皮質(zhì)醇抗體，并用SWV檢測(cè)。比皮質(zhì)醇酶免疫測(cè)定試劑盒檢測(cè)底線更低，檢測(cè)快捷方便，但只能一次性檢測(cè)，大大降低了檢測(cè)的運(yùn)用能力。

2 分子印跡傳感器

分子印跡聚合物是利用分子印跡技術(shù)獲得的高分子基質(zhì)，是一種多功能的合成技術(shù)，可以模擬抗原-抗體的“鎖匙機(jī)制”，高選擇性地結(jié)合特定分析物。分子印跡聚合物的合成相較于大量抗體的獲取，具有合成效益高﹑合成過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，除此之外，還具有很高的穩(wěn)定性，支持多次應(yīng)用，越來(lái)越廣泛地被使用在物質(zhì)提取與檢測(cè)方面[7]。

近幾年來(lái)，越來(lái)越多的研究將分子印跡聚合物與電化學(xué)傳感器進(jìn)行集成，形成分子印跡傳感器，相較于傳統(tǒng)的MIPs展現(xiàn)出更大的潛力。分子印跡聚合物的合成遵循以下基本原理：將目標(biāo)檢測(cè)物質(zhì)與具有聚合功能的單體在交聯(lián)劑的作用下進(jìn)行聚合并去除模板分子，形成可與皮質(zhì)醇結(jié)合的大量模板空腔[8]。此外，分子印跡聚合物在皮質(zhì)醇檢測(cè)方面呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)，在傳感器的表面加入不同的物質(zhì)能達(dá)到增強(qiáng)導(dǎo)電度和檢測(cè)靈敏度的效果。ArpitGoyal[9]等人首次描述了一種由β-環(huán)糊精功能化的還原氧化石墨烯組成的皮質(zhì)醇傳感器，該傳感器修飾有摻雜HCF內(nèi)部氧化還原探針的皮質(zhì)醇特異性聚吡咯MIP，用于生理樣品中的皮質(zhì)醇的電化學(xué)測(cè)定。所制備的傳感器顯示出對(duì)皮質(zhì)醇檢測(cè)的高靈敏度和高特異性。Gaye EzgiY?lmaz[10]等人開(kāi)發(fā)了金納米顆粒修飾的皮質(zhì)醇印跡(AuNP-MIP)傳感器，用于放大信號(hào)并能實(shí)時(shí)測(cè)定溶液中的皮質(zhì)醇。用3-（三甲氧基）甲基丙烯酸丙酯對(duì)傳感器表面進(jìn)行修飾，用功能單體n -甲基丙烯酰-組氨酸甲酯制備預(yù)配合物，加入金納米顆粒放大傳感器信號(hào)，同時(shí)提高了選擇性。皮質(zhì)醇檢測(cè)研究中，分子印跡傳感器在單體的選擇上目前有很大的發(fā)展空間，在印跡表面加入石墨烯﹑金納米顆粒等新材料可提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和高敏度。

3 基于碳材料傳感器

基于碳材料的傳感器由于良好的導(dǎo)電性在電化學(xué)檢測(cè)皮質(zhì)醇中的運(yùn)用十分廣泛。而對(duì)于碳材料的皮質(zhì)醇傳感器可分為基于碳纖維和碳導(dǎo)電材料等，在碳導(dǎo)電材料中一些如碳納米管，石墨烯等。通常在碳納米管的修飾中通過(guò)和其他金屬材料進(jìn)行結(jié)合，能很好提高檢測(cè)效果和靈敏度。而在碳纖維中能通過(guò)使用碳納米纖維，集合纖維和柔性纖維對(duì)人體皮質(zhì)醇含量進(jìn)行無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，并展現(xiàn)其良好的機(jī)械性和導(dǎo)電性。

Ziyu Huang[11]等人通過(guò)將多壁碳納米管和有序介孔碳CMK-3及銀納米粒子固定在碳玻電極制備出夾心免疫傳感器，極好的導(dǎo)電性提高了靈敏度降低了檢測(cè)限，能無(wú)創(chuàng)檢測(cè)唾液中皮質(zhì)醇的含量。而在碳纖維的皮質(zhì)醇檢測(cè)中通常運(yùn)用柔性導(dǎo)電織物作基底，GoeenJeong[12]通過(guò)靜電紡絲制備了聚乙烯醇納米纖維并沉積聚吡咯再進(jìn)行熱處理碳化，修飾皮質(zhì)醇抗體。此外碳化后纖維的針狀結(jié)構(gòu)能提高抗體結(jié)合的表面積，能提高靈敏度，檢測(cè)底線極低，且抗干擾性強(qiáng)?？捎糜谄べ|(zhì)醇的實(shí)時(shí)檢測(cè)。此外在導(dǎo)電碳絲上修飾金屬材料將其功能化不僅提高了導(dǎo)電性還增加了皮質(zhì)醇抗體的修飾位點(diǎn)。SekarMadhu[13]等人使用柔性碳絲并在表面修飾均勻垂直排列的氧化鋅納米棒，并通過(guò)靜電作用固定皮質(zhì)醇特異性抗體，能檢測(cè)汗液樣品中皮質(zhì)醇濃度，有優(yōu)異的生物相容性，能快速檢測(cè)并體現(xiàn)了可穿戴檢測(cè)運(yùn)用的潛力。

4 可穿戴類型傳感器

可穿戴式傳感作為一種非侵入性監(jiān)測(cè)工具，包括但不僅限用于持續(xù)監(jiān)測(cè)血壓﹑心率等相關(guān)生理參數(shù)，它在開(kāi)發(fā)持續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮質(zhì)醇水平的平臺(tái)也發(fā)揮了重要意義。傳統(tǒng)可穿戴式傳感器多用剛性襯底。而柔性可穿戴式傳感器基底材料多選用天然材料﹑合成聚合物﹑水凝膠等可彎折的新材料，如棉織物﹑PI﹑PEN﹑PET等。

該類傳感器以可穿戴的方式檢測(cè)汗液里的皮質(zhì)醇含量。由于棉織物的高吸液性能提供更準(zhǔn)確的結(jié)果以及棉織物襯底的柔軟性和柔韌性能夠增強(qiáng)附著在人體皮膚上的舒適性，棉織物襯底被廣泛運(yùn)用與制備該類傳感器。例如，Samuel M.Mugo[14]等人用導(dǎo)電納米多孔碳納米管/纖維素納米晶體（CNT/CNC）復(fù)合懸浮液﹑導(dǎo)電聚苯胺（PANI）以及用金納米顆粒（AuNPs）及選擇性皮質(zhì)醇印跡涂在柔性棉紡織材料表面，具有集成絲網(wǎng)印刷三電極系統(tǒng)檢測(cè)皮質(zhì)醇。而一些選用柔性和可拉伸的彈性基質(zhì)的傳感器具有較強(qiáng)的抗變形能力。例如，Rujuta D.Munje[15]等人使用納米多孔柔性基底，以氧化鋅薄膜構(gòu)成液體-半導(dǎo)體界面并形成電雙層，通過(guò)測(cè)量和量化電雙層在低正交定向交流電電場(chǎng)里內(nèi)雙層電容調(diào)制引起的阻抗變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汗液里的皮質(zhì)醇的測(cè)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

皮質(zhì)醇是一種糖皮質(zhì)激素，能反應(yīng)精神狀況?？赏ㄟ^(guò)電化學(xué)檢測(cè)人體的不同體液并對(duì)其含量進(jìn)行分析。相比于傳統(tǒng)的免疫檢測(cè)法，新型的皮質(zhì)醇電化學(xué)傳感器展現(xiàn)了更快速準(zhǔn)確，可穿戴和實(shí)時(shí)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)。本綜述將皮質(zhì)醇電化學(xué)檢測(cè)傳感器分為：免疫傳感器﹑分子印跡傳感器﹑基于碳材料傳感器和可穿戴傳感器。檢測(cè)靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，能對(duì)汗液或唾液等體液進(jìn)行無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，為電化學(xué)檢測(cè)皮質(zhì)醇提供更多思路。綜上不同的電化學(xué)傳感器能對(duì)人體各種體液中的皮質(zhì)醇含量進(jìn)行無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，為臨床檢測(cè)患者精神狀態(tài)或疾病提供參考，在臨床運(yùn)用的潛力巨大。