近期，我院倪建聪课题组基于电导调控双极电化学发光平台开发了一种免指示剂的透明质酸酶生物传感器。相关成果以“Indicator-Free Detection of Hyaluronidase Based on a Conductivity-Regulated Bipolar Electrochemiluminescence Platform”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上。

透明质酸酶（HAase）通过降解细胞外基质中的透明质酸（HA），参与血管的形成以及细胞的迁移，在体内发挥着重要生理作用。HAase在生物体内的缺失或过量会引起体内不同分子量HA的浓度失衡，从而对一些病理过程产生影响。开发简单、 灵敏的 HAase检测方法对于相关疾病的临床诊断和治疗具有重要意义。经典的传感方法如比色、荧光、电化学法等需在传感反应中引入指示剂以实现信号传导，不仅需要复杂和繁琐的指示剂合成和修饰过程，而且传感反应中底物和指示剂的共存可能会干扰HAase的活性。双极电极电化学发光 (BP-ECL)法通过物理隔离传感池与信号池从而对干扰进行有效的消除，结合ECL的高灵敏特点得到广泛的应用。

鉴于此，我院倪建聪和杨伟强老师基于BP-ECL平台传感信号分离的特性，结合调控传感反应引发溶液电导率变化进而引起ECL变化的原理，开发了一种新型HAase生物传感器。传感原理如图1所示，由于双极电极需保持电荷平衡，信号池中BPE的阳极端的氧化反应与传感池中其阴极端的还原反应有着密切的联系。带负电荷的透明质酸（HA）大分子聚合物具有低电迁移率，导电性较弱(step a)。目标物HAase能将HA降解成小片段阴离子，从而增加传感溶液的导电性。在BPE传感电池（阴极）中电导率的增强会增强信号池（阳极）电化学发光反应（Ru(bpy)₃₂₊ 氧化和TPrA共反应），导致ECL强度增加(step c)。因此，酶催化改变了BP-ECL系统的导电性，通过监测传感平台的ECL响应来检测HAase活性，并应用于相关。这种新型HAase传感器借助生物反应过程中的电导率变化，无需在传感池中添加额外的指示剂，既降低了指示剂与底物共存的干扰，又避免了反应过程中对HAase活性的影响。通过改变底物，该方法有望应用于其他各种酶的活性检测。

图1：目标物缺失(a)和存在(c)情况下基于电导调节的BP-ECL生物传感平台原理图

我院倪建聪副教授为该论文第一作者，杨伟强副教授，汪庆祥教授和福州大学林振宇教授为共同通讯作者，闽南师范大学为第一单位。该研究得到了国家自然科学基金(22376089,22004054)、福建省自然科学基金(2021J01991, 2024J01809)，闽南师范大学校长基金(KJ18014, L21946，KJ2023002)的共同资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs. analchem.5c03409

（文/图：许晓纯）