特约分享/Sens. Actuators B Chem./2023/基于智能手机的荧光传感平台用于即时泪液乳铁蛋白检测
特约分享：帝国理工Ali K. Yetisen/胡余冰课题组和四川大学姜楠课题组在泪液传感器的生物检测物应用平台的进展
封面图（可在推文中选择）
本期特邀分享发表在《Sensors and Actuators B: Chemical》的题目为“基于智能手机的荧光传感平台用于即时眼部乳铁蛋白检测”的文章，英文题目为“Smartphone-based fluorescent sensing platforms for point-of-care ocular lactoferrin detection”。该文章的第一作者是来自英国帝国理工学院的石羽琪博士生，通讯作者为胡余冰博士后与四川大学姜楠研究员。文章开发了基于智能手机应用针对泪液中乳铁蛋白的荧光检测，并实现了多种平台的泪液检测。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400522017713
思路来源
乳铁蛋白是一种重要的铁结合糖蛋白，参与处理必需的抗菌、抗病毒和抗炎活性以维持体内平衡。该蛋白最早在牛乳中发现，在哺乳动物的泪液、唾液以及尿液等大部分外分泌物中均有发现。人体内乳铁蛋白的异常水平被证实与多种疾病有关，尤其是早期炎症性肠病、阿尔茨海默病和干眼症的诊断。据世界卫生组织统计，不同程度的眼部缺陷已影响到全球超过13亿人。泪液充当角膜表面和环境之间的稳定屏障，并通过结合抗菌作用和抗炎特性来保护眼睛免受感染。乳铁蛋白由泪腺的腺泡细胞分泌到眼泪中，通过控制炎症反应和调节标准细胞生长，有助于在眼表建立防御机制。而乳铁蛋白作为泪液蛋白组成的主要成分，已被指定为眼部健康筛查中的潜在生物标志物。因此，用于乳铁蛋白传感的即时检验平台的开发至关重要。
荧光生物传感器是当前诊断方法的理想替代品之一，因为它们具有高选择性和灵敏度，以及在即时诊断平台上具有快速且具有成本效益的检测技术。目前，以三价铽 (Tb3+) 用作荧光团以结合乳铁蛋白并触发浓度依赖性荧光发射被认为是现有研究中用于检测泪液乳铁蛋白最方便、快速和低成本的方法之一，但在灵敏度和集成平台方面还有改进的空间。荧光检测的原理为选定的生物标志物提供了独特的结合位点，与其他检测方法相比，检测具有很高的选择性。此外，荧光检测方法与其他便携式测量设备（如智能手机和数码相机）结合具有广泛的应用潜力。
创新点
1. 将荧光乳铁蛋白检测应用于不同光学传感检测平台，以实现泪液中乳铁蛋白的即时检测；
2. 利用开发的便携式光学读取器件与智能手机软件结合，以实现眼部疾病的即时诊断；
主要工作（1-3幅图，图注用短语）
在此项实验中，研究团队报道了三种基于乳铁蛋白和 Tb3+ 之间络合反应的乳铁蛋白检测便携式平台。络合反应触发后可以观察到荧光，因为形成的络合物LF-Tb3+会使金属配体中的电子被激发并发出绿色光区。荧光乳铁蛋白传感器可以通过不同的条件形成和表征。 荧光传感器最初在缓冲溶液和人工泪液 (ATF) 中进行测试，并进一步嵌入 (i) 硝化纤维素膜中（图 1A）； (ii) 毛细管（图 1B）； (iii) 隐形眼镜（图 1C）。 Tb3+ 先前已基于荧光转铁蛋白和乳铁蛋白之间的结合应用于 pH 检测，这归因于通过两个酪氨酸基团形成 Tb3+-乳铁蛋白复合物。 用于乳铁蛋白检测的传感器将在中性和碱性条件下应用。然后将传感器与定制的智能手机应用程序（图 1D）相结合，以实现个性化检测和即时诊断。此实验中，作者团队亦设计了用户界面与应用程序以便于用户进行自我测量。开发的智能手机应用程序的工作原理是源于自动识别区域在不同平台上的应用，同时分析荧光信号并定量报告乳铁蛋白浓度。 因此，由移动读出器辅助的三个传感平台有望用于眼部疾病和干眼病的即时诊断。
研究团队首先针对以三价铽 (Tb3+) 用作荧光团从而结合乳铁蛋白并触发浓度依赖性荧光发射进行在溶液上的检测与优化，该传感机制首先在TRIS缓冲液下检测，并测试了其在pH，温度以及泪液中选择性的表征检测。接着将此荧光传感机制在人工泪液中进行检测，并获得线性拟合校准线。
该用于检测乳铁蛋白的荧光传感机制接着被应用到三种不同的检测平台，包括硝酸纤维素膜、毛细管和隐形眼镜平台。与智能手机摄像头结合的定制 3D 打印读出设备用于图像采集和读出。 乳铁蛋白传感器的检测范围可以在 0 到 5 mg mL-1 之间变化，具有很强的线性关系。其中，隐形眼镜传感器获得了最高的线性回归，而毛细管传感器获得了最低的检出限。
该论文阐述并汇报了利用与 TbCl3 的络合反应对泪液中乳铁蛋白进行荧光检测，并将其集成到不同的传感平台中。 传感溶液在灵敏度、选择性、pH依赖性和温度稳定性方面进行了优化。 乳铁蛋白传感器被进一步整合到膜横向流动分析、毛细管和隐形眼镜中，以提供不同的泪液收集和分析方法。可以通过比较使用三个不同平台获得的结果，以最大程度获得更高的准确性。研究团队还开发了一款定制的智能手机应用程序，通过定制的滤光设备从不同传感平台读出荧光信号。通过添加它们的校准曲线方程，可以轻松地将所提出的读出方法扩展到其他传感平台和分析物。滤光装置的进一步发展可集中于基于环境光照的调整计算。此外，还应评估针对不同患者的进一步校准。建立用于泪液乳铁蛋白检测的临床数据库，并且可以进一步开发测量结果以为患者提供更准确的结果。与此同时，针对干眼症开发并构建荧光微流隐形眼镜传感器用于多个相关泪液生物标记物的检测也将提升对于患者诊断的准确性，亦可以提供对于患者眼部生理健康状况的监测。智能手机读数提供了以降低的成本和复杂性对个体患者进行健康测试的优势。此类设备可能会带来更快的介入时机、个性化治疗和持续监测，从而减轻用于治疗干眼症的临床负担。
课题组简介（含一作或通讯介绍）
石羽琪，帝国理工学院化工系博士生。2019年本科（BSc）毕业于利物浦大学化学专业，2020年研究生（MSc）毕业于伦敦帝国理工学院化工系。该同学现于伦敦帝国理工学院生物光学传感器中心攻读博士学位。目前主要研究方向为荧光传感生物标记物在泪液诊断的检测与应用。2022年10月参加第26界EVER CONGRESS 眼科会议做海报汇报。以第一作者在Analyst和ACS Sens. 上发表过论文。她的研究兴趣方向为生物传感工程，即时护理治疗以及靶向给药。
胡余冰，帝国理工学院化工系博士后，博士生助理导师，光学生物传感中心管理员。2016年本科毕业于浙江大学高分子材料与工程专业，2020年博士毕业于香港科技大学化学系，师从唐本忠院士。主要研究方向为可用于智能化光学诊断的穿戴式和植入式传感设备。2020年入选香港科技大学“Oversea Research Award”，2021年入选帝国理工学院“Julia Higgins Postdoc Research Award”，2022入选麻省理工大学”MIT Chem Eng Rising Stars”。目前以通讯/第一作者在 Matter、Adv Mater、Adv Funct Mater、Biosens Bioelectron等知名学术期刊发表论文15篇，在Nature、Elsevier等多个国际会议作海报和口头报告。
姜楠，研究员、博士生导师，国家海外高层次青年人才、四川省特聘专家，四川大学双百人才，教育部、科技部和省市科技项目评审专家。四川大学“生物打印与生物传感”研究室负责人。主要研究方向为利用柔性光学传感、3D生物打印和微流控等技术，开发一系列柔性生物材料和光学传感器件，以期望解决疾病的即时诊断、长期监测和精准治疗等方面的科学问题。相关研究以通讯/第一作者在Matter、Adv Mater、Adv Funct Mater、Trend Biotechnol、ACS Nano等国际高水平期刊近40篇，包括封面论文、高被引论文和热点论文6篇，并被包括Nat Rev Chem、德国Wiley杂志社MaterialsViews、哈佛大学HARVARD GAZETTE、麻省理工科技评论DeepTech、CNN、Forbes、BBC网站等国际知名媒体多次突出报道。荣获国际可穿戴计算顶级会议（ISWC）“Honorable Mentions”奖、国际先进材料学会（IAAM）“Young Scientist Medal”奖及哈佛医学院“Excellence in Innovation”奖等奖项。
Ali K. Yetisen，帝国理工学院化工系副教授，光学生物传感中心主任。2015年在剑桥大学化工学院取得博士学位，2015-2017年在哈佛大学-麻省理工大学联合健康研究院进行博士后研究。荣获多种国际奖项及荣誉，包括 IChemE Nicklin奖，Birmingham Fellowship，MGH ECOR Award, 洪堡研究基金奖, Carl Friedrich von Siemens Fellowship Award, 并获得英国皇家化学会会士、Institute of Materials, Minerals and Mining会士、Institute of Physics会士、Institute of Engineering & Technology会士等荣誉称号。
招聘信息
一、四川大学华西基础医学与法医学院姜楠研究员课题组诚招特聘副研究员、博士后和科研助理
1. 特聘副研究员（1名）（可随时申请入职）
招聘要求：
（1）诚实守信、身心健康、年龄35岁以下（学校要求）；
（2）研究计划符合实验室整体研究方向，能独立开展研究并协助指导研究生实验。
（3）以第一作者发表科研论文至少3篇或者发表高水平科研论文1-2篇。
（4）具有光学传感、器官芯片、液滴微流控、人工智能等科研背景者优先考虑。
岗位待遇：
（1）按照四川大学相关规定执行；
（2）完成四川大学聘期任务；
（3）聘期满表现优异者，可申请转聘为常规序列副研究员；
（4）具体细节请向负责人咨询。
2. 博士后（1-2名）（可随时申请进站）
招聘要求：
（1）诚实守信、身心健康、年龄35岁以下（学校要求）；
（2）研究计划符合实验室整体研究方向，能独立开展研究并协助指导研究生实验。
（3）以第一作者发表科研论文至少2篇。
（4）具有光学传感、器官芯片、液滴微流控、人工智能等科研背景者优先考虑。
岗位待遇：
（1）按照四川大学相关规定执行，学院给予额外科研经费支持；
（2）完成四川大学博士后聘期任务，由学院额外给予丰厚绩效奖励；
（3）合同期满表现优异者，可申请转聘副研究员；
（4）具体细节请向负责人咨询。
3. 科研助理（若干名）（可随时申请）
招聘要求：
（1）诚实守信、身心健康；
（2）研究生学历；
（3）具有光学器件应用、器官芯片、液滴微流控等科研背景者优先考虑。
岗位待遇面谈
课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/Bioprintsensing
个人主页：
http://jcfy.scu.edu.cn/info/1061/6480.htm
应聘方式：
邮箱：
jiangnansophia@scu.edu.cn;
jiangnansophia@gmail.com
来信中请注明申请的类型，包括研究助理、博士生和博士后，另外可以同时发送微信或者QQ号，以便交流沟通。
二、帝国理工学院化工系光学生化传感中心Dr Ali K. Yetisen课题组招聘
课题组致力于发展面向更多种更精确的多路复用、实时检测智能化可穿戴式和植入式光学诊断设备。欢迎具有生物化学传感材料、光学诊疗仪器、人工智能诊断等相关研究背景的博士进行博士后申请，欢迎相关领域的学者进行访问交流。欢迎对生化传感和智能诊断方向感兴趣的学生进行博士申请。
光学生化传感中心主页：
https://www.imperial.ac.uk/yetisen-group/
邮箱: Dr Ali K. Yetisen: a.yetisen@imperial.ac.uk
Dr Yubing Hu: yubing.hu@imperial.ac.uk
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.133128
撰稿人：帝国理工学院 石羽琪、胡余冰/四川大学 姜楠
责任编辑：罗泽伟