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最新进展:喷墨打印技术在生物分子研究方面的应用

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:最近在应用方面,生物喷墨打印已显著发展。参与生物传感器研究的几个团队采用相关技术直接打印生长因子和其他蛋白质,甚至活细胞[46,47]。酶的喷墨打印最早在1992年被证实[48],用于一次性电化学葡萄糖生物传感器的制造。喷墨打印作为用于细胞放置和图案化[53,54]的可行方法,它也能对细胞功能、组织工程应用和基于细胞的生物传感器和单元阵列的研究产生影响。以细胞为基础的生物传感器,即电化学和光,也是热门的研究领域。

最新进展:喷墨打印技术在生物分子研究方面的应用

最近在应用方面,生物喷墨打印已显著发展。参与生物传感器研究的几个团队采用相关技术直接打印生长因子和其他蛋白质,甚至活细胞[46,47]。酶的喷墨打印最早在1992年(由Newman等人)被证实[48],用于一次性化学葡萄糖生物传感器的制造。对于未来10年,作为一种制造电化学生物传感器(这是第一次在20世纪80年代[2]开发的)的方法,考虑到丝网印制正在经历的商业成功,它已变得多产。喷墨一直是新的直到20世纪末,从那时起,一系列酶和抗体为了促进电化学和光学生物传感器平台的开发已经被打印。例如,Hase nbank等人[13]最近开发出了一种表面等离子共振生物(SPR)传感器,基于巯基-修饰的金电极。生物素化硫醇和蛋白质通过喷墨打印有顺序沉积在金电极上,其中链亲和素层被组装在官能硫醇层上,接着是链霉抗生物表面二生物素化蛋白质(b-辣根过氧化物酶和b-牛血清白蛋白)上的打印。结合这种图案表面的高度特异性抗体已经被证实。

而大多数传感器材料的喷墨打印的研究被用于压电打印。Setti等人[23,49,50]曾经常使用热喷墨打印以用于导电聚合物和酶的沉积。它们同样也用于一次性生物传感器平台的制造。他们最近的论文报告了PEDOT-PSS的连续喷墨打印和氧化铟锡(ITO)玻璃载片[23]的辣根过氧化酶(HRP)。一个外部的基于溶液的介质被用于穿梭电子,从酶(HRP)到PEDOT-PSS修饰电极。尽管使用热喷墨打印,打印后酶的活性被发现没有显著恶化。Roda等人[51]也进行了酶和抗体的热敏打印并报告蛋白质的活性或识别能力没有显著降低。

蛋白质结构可能受在喷墨打印过程中产生的高剪切速率影响。Nishioka等人[52]报道了压电喷墨打印,其中人们发现HRP活性降低是由于执行器位移速率增加了。他们研究了添加糖到蛋白质溶液中的影响,并发现它减少了打印损坏的程度。在未来关于蛋白质变性或喷墨打印过程中伤害的机制需要进一步的研究,对于在打印后[46]蛋白质变性的程度在相关文献中已有冲突报告。(www.xing528.com)

喷墨打印作为用于细胞放置和图案化[53,54]的可行方法,它也能对细胞功能、组织工程应用和基于细胞的生物传感器和单元阵列的研究产生影响。喷墨打印可直接用于打印活细胞[54]或打印粘合剂蛋白质,例如聚(乳酸-共-乙醇酸)[55]的单元图形,粘合剂蛋白质也可以直接用于所希望模式[55,56]的细胞增殖。最近在这方面已经有了很多的研究活动,这项技术申请被引用最多的地方是组织工程领域。以细胞为基础的生物传感器,即电化学和光,也是热门的研究领域。喷墨打印在细胞检测区域的影响力极具潜力。Calvert[57]曾预测干细胞喷墨形态可用于探索细胞分布对基体介导分化的影响。细胞的这种连接方式可以是新类型细胞化学传感器的基础。

具有潜在影响的多头喷墨打印可以用于早在1996年[58]被描述的生物元素的微阵列当中,其中通过喷墨打印制造高密度的寡核苷酸阵列的概念被提议出来。根据设想该阵列可以通过喷墨打印来创建,其中寡核苷酸能被合成通过以在适当基材上的基础反应为基础的时序解决方案。基因表达分析[59]的应用概念五年后被证明。

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