Using Cell Membranes as Recognition Layers to Construct Ultrasensitive and Selective Bioelectronic Affinity Sensors

化学 生物传感器 分析物 分子识别 细胞膜 细胞 转导(生物物理学) 纳米技术 生物物理学 色谱法 生物化学 分子 材料科学 生物 有机化学
作者
Eva Vargas,Fangyu Zhang,Amira Ben Hassine,Víctor Ruiz‐Valdepeñas Montiel,Rodolfo Mundaca‐Uribe,Ponnusamy Nandhakumar,Putian He,Zhongyuan Guo,Zhidong Zhou,Ronnie H. Fang,Weiwei Gao,Liangfang Zhang,Joseph Wang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:144 (38): 17700-17708 被引量:41
标识
DOI:10.1021/jacs.2c07956
摘要

Conventional sandwich immunosensors rely on antibody recognition layers to selectively capture and detect target antigen analytes. However, the fabrication of these traditional affinity sensors is typically associated with lengthy and multistep surface modifications of electrodes and faces the challenge of nonspecific adsorption from complex sample matrices. Here, we report on a unique design of bioelectronic affinity sensors by using natural cell membranes as recognition layers for protein detection and prevention of biofouling. Specifically, we employ the human macrophage (MΦ) membrane together with the human red blood cell (RBC) membrane to coat electrochemical transducers through a one-step process. The natural protein receptors on the MΦ membrane are used to capture target antigens, while the RBC membrane effectively prevents nonspecific surface binding. In an attempt to detect tumor necrosis factor alpha (TNF-α) cytokine using the bioelectronic affinity sensor, it demonstrates a remarkable limit of detection of 150 pM. This new sensor design integrates natural cell membranes and electronic transduction, which offers synergistic functionalities toward a broad range of biosensing applications.
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