檢測β淀粉樣肽不同構象的生物電化學傳感器的研究進展

王健行　田夢　舒桐　蘇磊　劉國東　張學記

摘?要?阿爾茨海默癥是一種不可逆轉的神經系統退行性疾病，隨年齡增長，發病率近似呈現指數式增高，因此受到廣泛關注。遏制阿爾茨海默癥在人群中的蔓延，當前有效的方法是預防和早期診斷。目前，β淀粉樣肽是研究最廣且公認的可用于阿爾茨海默病早期診斷的重要生物標志物。近年來，電化學生物傳感方法由于其操作簡單、靈敏度高、穩定性好和對β淀粉樣肽不同構象的信號響應快等優點，引起了研究者的廣泛關注。本文從β淀粉樣肽的生物識別單元的角度評述了近五年β淀粉樣肽單體、低聚物和纖維檢測的電化學生物傳感方法的研究進展，并對該領域的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞?阿爾茨海默癥; 早期診斷; β淀粉樣肽; 電化學生物傳感器; 評述

1?引 言

阿爾茨海默癥是一種不可逆轉的神經系統退行性疾病。該疾病患者常伴有認知衰退和記憶力喪失，嚴重時可發生運動障礙，并逐步喪失自理能力[1～4]。隨年齡增長，阿爾茨海默癥發病率近似呈指數式增高。據估計，到2025年，全世界約有3400萬人罹患阿爾茨海默癥，并且，伴隨著如今日益加劇的世界人口老齡化趨勢，老齡人數將以每20年翻一番的速度增長[4]。遺憾的是，目前尚無有效的治療方法可延緩阿爾茨海默癥的發病及發展，而對于遏制阿爾茨海默癥在人群中的蔓延，當前更加有效的方法是預防和早期診斷[5]。然而，在阿爾茨海默癥早期階段，其患者的認知功能并無明顯衰退，在常規臨床檢查過程中面臨難確診、易耽誤有效醫治時機的嚴峻問題。近期大量的研究指出[6]，在血液或腦脊液等體液中存在可通過生物化學分析方法檢測到的、與阿爾茲海默癥早期階段有關的特殊生物物質。這些生物物質也稱為與阿爾茲海默癥相關的生物標志物。目前，β淀粉樣肽（Aβ）是研究最廣且公認的可用于阿爾茨海默病早期診斷的重要生物標志物[7]。

Aβ單體由β?和γ?分泌酶水解淀粉樣前體蛋白產生，通常由40或42個氨基酸（Aβ1-40或Aβ1-42）構成[8，9]。Aβ1-40和Aβ1-42可自發聚集[10]，逐步形成可溶性Aβ低聚物和不可溶的Aβ纖維狀高聚物。Aβ纖維可進一步形成不可溶的Aβ老年斑，即阿爾茨海默癥的主要病理特征之一[11]。與Aβ1-40相比，Aβ1-42的聚集速度更快，能對神經細胞造成更大的自由基損傷，具有更強的神經毒性，其聚集產生的Aβ纖維可通過誘導大腦中的免疫應答，過度激活小膠質細胞，釋放大量神經炎癥因子，長期累積后，對神經造成有害的影響[11～13]。此外，有報道指出，與Aβ纖維相比，可溶性Aβ低聚物也可能具有更高的細胞毒性，可通過與突觸后膜的神經元結合引發與阿爾茨海默癥相關的突觸功能障礙，是導致神經細胞毒性的主要Aβ構象[14，15]。因此，上述3種Aβ構象（Aβ單體、Aβ低聚體和Aβ纖維）均是早期診斷阿爾茨海默癥的重要生物標志物。

目前，已發展出多種檢測不同Aβ構象的技術手段，如酶聯免疫吸附試驗（ELISA）[16～18]、掃描隧道電子顯微鏡[19]、磁共振成像[20]、熒光成像[21]和電化學方法等。但是，這些方法大多操作復雜、耗時長且成本高。近年來，電化學生物傳感方法由于具有操作簡單、靈敏度高、穩定性好和對不同Aβ構象的信號響應快等優點，引起了研究者的廣泛關注。電化學生物傳感器的構建大多基于某些特定的、可特異性結合Aβ的生物小分子作為生物識別單元，如抗體、適配體、蛋白質和肽等。本文從Aβ生物識別單元的角度，綜述了近五年Aβ單體、Aβ低聚物和Aβ纖維檢測的電化學生物傳感方法的研究進展，并對該領域的發展趨勢進行了展望。

2?Aβ單體的檢測

2.1?抗體識別單元

基于抗體?抗原特異性結合的電化學免疫傳感器由于具有操作簡單、靈敏度高等優點，已成為檢測Aβ單體的主要電化學傳感平臺。如利用可特異性識別Aβ40單體的抗體構建電化學傳感器，可在Aβ40低聚物、Aβ40纖維和Aβ40單體存在時選擇性地檢測Aβ40單體。最近，Xiang研究組利用Aβ40單體及其抗體構建了多種電化學傳感器[22～24]。根據報道，在修飾有Aβ40單體抗體的納米金顆粒與電極表面間增加通過靜電力誘導的雙鏈DNA的彈性縮合，可有效放大電化學檢測信號，實現對Aβ40單體的高靈敏和高選擇性檢測[22]。他們還發現，Aβ40單體抗體對Aβ40單體和磷酸化Aβ40單體具有相近的親和力，并在Aβ40單體抗體固定的金電極上實現了Aβ40單體和磷酸化Aβ40單體的共免疫捕獲和電化學定量分析[23]。此外，抗體固定化對電化學免疫傳感器的發展起著重要的作用。出色的抗體固定化方法不僅能固定高密度的抗體，還能使抗體的生物活性免遭破壞。Carneiro等[25]利用通過結合Aβ部分結構（1?17氨基酸）而特異性識別Aβ1-42的大鼠單克隆抗體（DE2B）作為識別單元，通過硫醇化作用使抗體DE2B功能化，促進具有適當取向的抗體固定，以增加抗體和Aβ1-42的接觸機率，從而構建出無標記的、可檢測Aβ1-42的電化學免疫傳感器。該特異性檢測Aβ1-42的電化學免疫傳感器的靈敏度高，在阿爾茲海默癥早期診斷中具有應用前景。Yoo等[26]利用交叉微電極傳感器系統作為阿爾茲海默癥血液診斷的傳感平臺，開發了一種阻抗免疫傳感器，用于檢測Aβ。該傳感器系統通過結合信號處理系統和血漿到緩沖液的介質更換技術，展現了高度的靈敏性，可檢測到血液中超低的Aβ濃度（pg/mL），而且，該具有更換介質能力的傳感系統可用于野生型和轉基因型大鼠血漿樣品中Aβ的檢測，展現出在阿爾茨海默癥血液診斷中區分健康人和患者的潛力。在另一種阻抗免疫傳感器的構建中，Zakaria等[27]發展了一種新型抗體固定方法，是將盤形Pt/Ir微電極與導電芳香族聚合物電聚合后，通過戊二醛交聯以固定單克隆的Aβ抗體。與基于吸附、被動修飾抗體的策略相比，該抗體固定方法在檢測精度、穩定性和靈敏度等方面，極大地提升了Aβ1-40的阻抗檢測性能。該免疫傳感器對Aβ1-40檢出限為4.81 pg/mL。該免疫傳感器通過測試感染阿爾茨海默癥的大鼠腦組織樣品，證實其在阿爾茨海默癥的早期診斷中具有實際應用價值。

用于檢測Aβ的三明治夾心型電化學免疫傳感器通常還需進行抗體固定化操作，如固定抗體所需連有標記物的納米顆粒。Han等[28]利用封裝在鋅?金屬?有機框架（Zn?MOF）中的電化學活性分子（二茂鐵，Fc）作為信號標簽，設計了一種可檢測Aβ的電化學三明治夾心型免疫傳感器。該傳感器在極性有機溶劑和酸/堿環境中仍能表現出良好的穩定性。在該Fc?Zn?MOF結構上進一步修飾金納米顆粒（Au nanoparticles， Au NPs），以作為固定抗體（Ab2）的裝載平臺，所制得的免疫傳感器在Aβ檢測中展現出高靈敏性，其線性檢測范圍為0.0001～100 ng/mL，檢出限為0.03 pg/mL。最近，Gao等[29]利用介孔CeO2包埋AuCuxO（AuCuxO @m?CeO2）納米復合材料作為催化基質，構建了基于修飾有Au NPs的還原氧化石墨烯（Au@rGO）傳感平臺的三明治夾心型電化學免疫傳感器，用于Aβ單體的檢測。如圖1所示，在該傳感器中，通過m?CeO2與抗體的羧基官能團的橋接鍵合固定高密度的抗體。該傳感器對Aβ具有極高的靈敏度和較寬的檢測范圍（100 fg/mL～10 ng/mL）。另外，Diba等[30]報道了一種三明治夾心型電化學免疫分析方法。在該方法中，抗體（12F4和1E11）需固定在用硫醇修飾的聚乙二醇（PEG?SH）和3?巰基丙酸（MPA）功能化的金納米粒子上。該電化學免疫傳感器對Aβ檢測具有超高靈敏度，其線性響應范圍較寬（100 fmol/L～25 pmol/L），檢出限較低（100 fmol/L）。

此外，近年還出現了無需復雜操作步驟的的抗體固定方法。如利用經過氧等離子體處理的rGO可直接固定抗體，并構建出新型電化學免疫傳感器，并特異性檢測Aβ[31]。rGO經過氧等離子體處理可改善其表面在生物作用中的敏感程度（圖2），rGO表面的特異性靶向作用增強了3.33倍，而且，與基于未經處理的rGO構建的免疫傳感器相比，該免疫傳感器的電信號響應增強了3.94倍。

2.2?凝溶膠蛋白識別元件

1990年首次報道了凝溶膠蛋白對Aβ的識別能力。凝溶膠蛋白是一種分泌蛋白，可特異性結合Aβ1-40和Aβ1-42單體[32]，但無法識別Aβ的低聚體構象，是一種新型可代替抗體的特異性檢測Aβ1-40或Aβ1-42單體的生物識別元件。因此，凝溶膠蛋白可用于構建無昂貴抗體的檢測Aβ1-40/1-42單體的新型電化學傳感器。如Yu等[33]利用金納米顆粒（Au NPs）和多層碳納米管（MWCNTS）為電極基底，以改善傳感過程中的電子轉移，將凝溶膠蛋白受體固定在電極表面。具體地，凝溶膠蛋白特異性結合Aβ1-40/1-42單體后，再與凝溶膠蛋白和硫堇（Thionine， Th）標記的金納米顆粒結合。然后，通過電化學檢測Th的還原，以定量分析Aβ1-40/1-42單體濃度。電化學傳感原理如圖3所示。該傳感器的檢測范圍為0.2～40 nmol/L， 檢出限約為50 pmol/L。

利用該傳感器檢測感染阿爾茨海默癥大鼠的腦脊液（CSF）和大腦中的Aβ1-40/1-42單體發現，其Aβ1-40/1-42單體濃度水平低于正常大鼠。最近，Yu等[34]設計了另一種可特異性檢測Aβ1-40/1-42單體的基于凝溶膠蛋白的電化學傳感器。具體地，Aβ1-40/1-42單體與電極表面固定化的凝溶膠蛋白結合后，再附著辣根過氧化物酶（HPR）標記的Au NPs，在H2O2存在時通過催化3，3，5，5′?四甲基聯苯胺（TMB）放大電化學信號，以產生可測量的信號。該傳感器對Aβ1-40/1-42具有較高的靈敏度，其線性檢測范圍為0.1～50 nmol/L，檢出限為28 pmol/L，具有檢測正常大鼠和感染阿爾茨海默癥大鼠腦內Aβ1-40/1-42水平的能力。

3?Aβ低聚物的檢測

3.1?適配體識別元件?適配體是一種短的單鏈DNA或RNA分子，可利用指數富集的配體系統進化技術在體外篩選獲得[35，36]。與抗體相比，適配體具有功能修飾簡單的特點，在選擇性結合各種目標分子時更為高效[36]。適配體還具有合成容易、穩定性好和成本低等優點，在阿爾茨海默癥的早期診斷中是替代昂貴抗體的新一代生物識別元件。Tsukakoshi等[37]首次報道了一種能選擇性結合Aβ低聚物，但不能識別Aβ單體或纖維的DNA適配體。該DNA適配體可通過輔以競爭性篩選方法的凝膠阻滯實驗方法分離得到。隨后，Zhou等[38]利用該適配體和可特異性識別Aβ低聚物的抗體作為識別元件、Th修飾的Au NPs作為檢測元件，以電化學檢測Aβ低聚物。由于適配體和抗體皆對Aβ低聚物具有高特異性識別能力，而且將Th加載到Au NPs表面放大了電化學信號，該電化學傳感器對Aβ低聚物具有極高的靈敏度，其檢出限為100 pmol/L。該傳感器可用于檢測人造腦脊液中的Aβ低聚物濃度。最近，Zhang等[39]利用ssDNA適配體作為識別元件，構建了一種用于Aβ低聚物檢測的無標記電化學傳感器，其原理是使用電化學阻抗譜監測氧化還原電對[Fe（CN）6]3/4的電荷轉移電阻的變化。如圖4所示，ssDNA適配體可通過識別AuS鍵結合在金電極表面形成自組裝單分子層，以特異性結合Aβ低聚物。由于ssDNA核酸適配體識別元件的高靈敏性，該電化學傳感器具有較寬的線性檢測范圍（0.1～500 nm），檢出限為0.03 nmol/L。另外，該適配體傳感器還能監測Aβ蛋白的聚集和檢測人造腦脊液中Aβ低聚物的濃度。

3.2?姜黃素識別元件

姜黃素是一種從姜黃植物中提取的天然多酚。由于其具有抗糖尿病、抗癌、和抗淀粉樣蛋白活性等多種生物活性，姜黃素是糖尿病、癌癥和神經退行性疾病（尤其是阿爾茨海默病）等多種疾病的候選藥物[40，41]。最近的研究還表明，姜黃素的疏水基團可與Aβ低聚物的非極性區域通過疏水作用產生強烈的相互作用[41，42]。因此，姜黃素可作為電化學傳感器的生物識別元件，選擇性地檢測Aβ低聚物。近年來，Qin等[43]利用姜黃素作為生物識別元件，設計了一種檢測Aβ低聚物的電化學傳感器。如圖5所示，姜黃素?鎳聚合物通過電化學聚合作用沉積在泡沫鎳基體上。姜黃素中存在鎳，有助于增加電導率和粘附泡沫鎳基體的能力。泡沫鎳基體是一種多孔結構，可促進電子傳輸并提高電化學性能。該電化學傳感器具有極高的靈敏度，對Aβ低聚體濃度線性檢測范圍為0.001～5 nmol/L。此外，該傳感器能檢測人造腦脊液中的Aβ低聚體濃度，在阿爾茨海默病早期診斷中具有應用潛力。

3.3?肽識別元件

近年來，蛋白質結合肽由于其氨基酸的化學多樣性而具有廣泛的靶標范圍，是一種頗有前景的適配體替代物[44，45]。2012年，Li等[46]報道了具有特定氨基酸序列（RGTWEGKWK）的寡肽可用作Aβ 1-42低聚物的識別元件。通過氨基酸側鏈間的疏水相互作用，該寡肽可通過脊?槽匹配的方式捕獲Aβ低聚物[47]。此外，修飾有Fc的寡肽可修飾在電極表面，以構建檢測Aβ低聚物的電化學傳感器[46]。該傳感器的檢測范圍為480 pmol/L～12 nmol/L。Li等[48]還將該具有Aβ低聚物結合能力的寡肽與一種信號讀出技術結合，構建出另一種檢測Aβ低聚物的電化學傳感器。該傳感器可通過寡肽和電化學識別元件間的非共價耦合，以獲得可靠并有效的電化學信號。這種基于肽識別元件的電化學傳感器具有較低的檢出限，約為0.048 nmol/L。

3.4?細胞朊蛋白識別元件

細胞朊蛋白（PrPC）是一種存在于中樞神經系統的膜結合糖蛋白，因其可特異性識別Aβ低聚物，引起了廣泛關注[49，50]。與Aβ低聚物相互作用的PrPC核心區域是帶有THSQWNKPSKPKTNMK氨基酸序列的PrP（95-110），位于非結構化的N?末端區域。PrPC與Aβ低聚物間相互作用的離解常數能通過細胞結合實驗、表面等離子體共振檢測、解離增強鑭系元素熒光免疫檢測等多種技術分析。一些研究表明，PrP（95-110）對Aβ低聚物具有極高的特異識別能力，而且無法結合Aβ單體和Aβ纖維[51]。因此，PrP（95-110）可作為一種頗有前景的、選擇性檢測Aβ低聚物的生物識別元件。 Rushworth等[52]報道了基于PrP（95-110）識別元件可特異性檢測Aβ低聚物的電化學傳感器， 利用含有PrP（95-110）片段的合成肽作為識別元件，設計了一種無標記的電化學傳感器以檢測Aβ低聚物。生物素化的PrP（95-110）識別元件通過強生物素和NeutrAvidin相互作用，生物素化的PrP（95-110）受體通過生物素和中和親和素的強烈相互作用層層自組裝在建在聚合物涂覆的絲網印刷金電極的表面。利用循環伏安法、電化學阻抗譜法和掃描電子顯微鏡證實該組裝過程的完成。該傳感器在Aβ低聚物或Aβ單體存在時通過電化學阻抗譜進行測試。由于其使用的識別元件，PrP（95-110）具有特異性識別Aβ低聚物的特點，該電化學傳感器能在Aβ濃度為100 pmol/L時區分Aβ單體和Aβ低聚物。而且，該傳感器對Aβ低聚物具有較高的靈敏度，其檢出限約為0.5 pmol/L。該傳感器還能檢測復雜基質中呈現的天然細胞衍生的Aβ低聚物，展現出其在阿爾茨海默癥早期診斷中的巨大潛力。Liu等[53]使用另一種含有PrP（95-110）片段的合成肽，構建了用于檢測Aβ低聚物的靈敏且具有選擇性的電化學傳感器。將連有PrP（95-110）片段的半胱氨酸修飾在金電極表面，用于特異性捕獲Aβ低聚物。捕獲的Aβ低聚物可進一步由堿性磷酸酶偶聯的PrP（95-110）特異性識別。此外，為了提高Aβ低聚體特異性傳感器的靈敏度，在檢測時使用“從外層到內層”電化學?化學?化學（ECC）氧化還原循環反應放大電化學信號，傳感器能達到較低的檢出限（3 pmol/L）。該傳感器還可用于分析生物基質（如血清）中的Aβ低聚物濃度。

此外，利用Aβ低聚物抑制PrP（95-110）誘導的金屬納米顆粒聚集，可用于Aβ低聚物的電化學檢測。如Xia等[54]以金剛烷（Adamantine， ADA）標記的PrP（95-110）作為識別元件，銀納米顆粒（Ag NPs）作為氧化還原元件，設計了另一種靈敏的、可選擇性檢測Aβ低聚物的電化學方法。ADA?PrP（95-110）誘導Ag NPs聚集形成ADA?PrP（95-110）?Ag NPs網絡結構。然后將該網絡結構通過ADA和β?環糊精（β?CD）間的主客體相互作用固定在β?環糊精（β?CD）修飾的電極表面。ADA?PrP（95-110）?Ag NP通過銀納米顆粒的固態Ag/AgCl反應放大電化學信號。當存在Aβ低聚物時，ADA?PrP（95-110）?Au NPs網絡結構中的PrP（95-110）將與Aβ低聚物作用，失去與Ag NPs結合的能力，從而在電極表面有Ag NPs網絡形成（圖6）。伴隨著Aβ低聚物濃度從20 pmol/L升高至100 nmol/L，該傳感器呈現出減弱的電化學信號，其檢出限為8 pmol/L。隨后，Xing等[55]也利用Aβ低聚物抑制PrP（95-110）誘導的Ag NP聚集現象構建了另一種可特異性檢測Aβ低聚物的電化學傳感器。將PrP（95-110）固定在電極表面以誘導溶液中的Ag NPs在電極表面的原位聚集，從而放大電化學信號。當Aβ低聚物存在時，PrP（95-110）可與Aβ低聚體相互作用，并將電極表面結合的Ag NPs重新釋放到溶液中，產生相對較弱的電化學信號。該傳感器的具有較低的檢出限（6 pmol/L），并能分析復雜生物基質（包括血清和人造腦脊液）中的Aβ低聚物濃度。此外，Xia等[56]還發現PrP（95-110）能引起Au NPs的聚集，而Aβ低聚物可通過與PrP（95-110）結合阻止Au NPs的聚集。在上述電化學傳感器中將Ag NPs替換成Au NPs，可設計出類似的檢測Aβ低聚物的電化學方法。

值得注意的是，這些基于PrP（95-110）識別元件的可檢測Aβ低聚物的電化學傳感器需要標記肽底物和氧化還原介體，以獲得放大的電化學信號，這可能導致有限的檢測范圍和復雜的制備過程。最近，Qin等[57]研發了一種無需標記物和氧化還原介體的、基于PrP（95-110）的新型電化學傳感器。他們首次使用了導電的聚合物聚乙二醇（吡咯?2?羧酸）（Poly （pyrrole?2?carboxylic acid），PPyCOOH），用于PrP（95-110）識別元件的連接。該傳感器具有極較高的靈敏度，其檢出限為104pmol/L，在阿爾茨海默癥的早期診斷中具有較好的應用前景。

3.5?塑性抗體識別元件

塑性抗體具有模擬生物識別的能力，由于其具有合成簡單、成本低廉等優點，是新一代的抗體及適配體替代物。

最近，Moreira等[58]采用改進的蛋白質印跡方法合成出可特異性識別Aβ低聚物的塑性抗體。如圖7所示，在Aβ低聚物存在時電聚合α?環糊精（α?Cd）形成α?Cd聚合物膜，通過酸處理除去包埋在α?Cd聚合物膜中的Aβ低聚物，從而得到可特異性結

合Aβ低聚物的塑性抗體。采用方波伏安法和電化學阻抗譜法測定該塑性抗體、α?Cd聚合物膜與Aβ低聚物再結合的能力。該聚合物膜展現出良好的分析性能，在方波伏安法測試中的檢出限為0.20 ng/mL，在電化學阻抗譜法測試中的檢出限為0.25 ng/mL。他們嘗試將塑性抗體組裝在電活性膜表面，構建了無需氧化還原元件的檢測Aβ低聚物的新型電化學傳感器[59]。所用塑性抗體可通過在Aβ低聚物存在時電聚合苯胺得到。而包埋在苯胺聚合物膜Aβ低聚物隨后通過酸處理除去，從而在聚合物膜中產生空位。該空位在電化學檢測時可重新結合Aβ低聚物，即實現對Aβ低聚物的特異性識別。該傳感器由于缺少氧化還原元件，在方波伏安法測試中性能更優，其檢出限低至（0.40±0.03） pg/mL。

4?Aβ纖維的檢測（抗體識別元件）

用于構建檢測Aβ纖維的電化學傳感器的生物識別元件主要是抗體。常見的用于特異性識別Aβ纖維的抗體是一種通過對家兔使用Aβ1-42纖維免疫處理后獲得的免疫血清（OC）[60]。抗體OC可與Aβ纖維特異性結合，但不能識別Aβ單體或可溶性Aβ低聚物，因此可作為電化學傳感器中的生物識別元件，以特異性檢測Aβ纖維。如Veloso等[61]利用抗體OC和A11作為生物識別元件構建了一種電化學免疫傳感器，以監測Aβ纖維和其低聚物的分布情況。該免疫傳感器能通過動態分析Aβ低聚物和其纖維的分布變化，快速地綜合評估均三嗪源性聚集分子（TAE?1、TAE?2）對Aβ聚集的影響。近期，Jeong等[62]研發了一種電化學多路免疫傳感器，該傳感器基于還原氧化石墨烯（rGO），能在同一Aβ流體樣本中分別檢測Aβ1-40單體、Aβ低聚物和Aβ纖維。該傳感器使用3種不同的抗體（6E10、A11和OC）作為生物識別元件，固定在修飾有官能團的rGO表面，分別用于3種構象的Aβ1-40特異性識別。該傳感器對每種Aβ1-40構象均展現出較高的分析靈敏度，其具有較寬的動態檢測范圍（1 pg/mL～10 ng/mL）。最近出現了基于雙抗體（A11和OC）的雙通道電化學免疫傳感器，能同時檢測Aβ低聚物和Aβ纖維（圖8）[63]。該傳感器可通過定量分析Aβ低聚物和Aβ纖維的濃度比例，追蹤感染阿爾茨海默癥的大鼠腦脊液和腦組織中Aβ的聚集過程，在阿爾茨海默病早期診斷中具有良好的應用前景。

5?總結和展望

許多電化學傳感器嚴重依賴特定的抗體?抗原相互作用，尤其是用于檢測Aβ單體和Aβ纖維的傳感器。然而，由于抗體的生產復雜且昂貴，通常導致利用抗體作為生物識別元件的電化學方法需要較高的成本。因此，具有特異性靶向作用的新的生物識別元件賦予了電化學傳感器新的發展空間。近期，對于檢測Aβ單體，抗體和凝溶膠蛋白是電化學傳感器常用的生物識別元件; 對于電化學檢測Aβ低聚物，目前已發現適配體、姜黃素、肽、PrP（95-110）和塑性抗體等多種生物分子對其均具有特異性結合能力，可替代昂貴的抗體; 對于檢測Aβ纖維，現今可用的生物識別元件較少，這方面的研究有望成為將來的研究熱點。總體而言，基于生物受體的Aβ電化學傳感器的研究仍處于初步階段，亟需新的識別原理、新的識別元件的設計和高分析性能檢測方法上的突破。另一方面，目前很少有研究關注通過使用電化學方法分析單個液體樣品中的3種Aβ構象，以監測動態Aβ聚集過程。而監測人腦中的Aβ聚集過程對于與阿爾茨海默病相關的發病機理的實時評估具有重要意義。未來的研究應致力于設計基于多個生物受體的新型電化學傳感器，以便在單個分析系統中同時檢測不同Aβ構象。

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Electrochemical Sensors Based on Bioreceptors for Detecting

Different Conformations of Amyloid?β Peptides

WANG Jian?Xing2， TIAN Meng1， SHU Tong2， SU Lei*2， LIU Guo?Dong1， ZHANG Xue?Ji*3

1（Research Center for Biomedical and Health Science， Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100， China）

2（Beijing Advanced Innovation Center of Materials Genome Engineering， Beijing Key Lab for Bioengineering

and Sensing Technology， School of Chemistry and Biological Engineering，

Beijing Science and Technology University， Beijing 100083， China）

3（School of Biomedical Enginering， Shenzhen University， Shenzhen 518055， China）

Abstract?Alzheimer's disease （AD） has attracted extensive attention because it is a fatal and irreversible progressive neurological disorder and its incidence exponentially increases with age. The early diagnosis of AD has become an urgent prerequisite for its treatment. At present， one of the most important biomarkers for the early diagnosis of AD is amyloid?β peptides （Aβ）. Owing to the advantages of electrochemical detection， lots of electrochemical biosensors have been developed for detection of Aβ. In the present review， from the standpoint of Aβ bioreceptors， we summarize the progresses in the electrochemical sensors for detection of Aβ monomers， Aβ oligomers and Aβ fibrils， respectively in the recent five years.

Keywords?Alzheimer's disease; Early diagnosis; Amyloid?β peptides; Electrochemical biosensors; Review