基于瑞舒伐他汀功能化有机电化学晶体管的C反应蛋白快速高灵敏检测新策略

针对生理环境中C反应蛋白(CRP)检测灵敏度受限和响应时间长的问题，研究人员创新性地采用瑞舒伐他汀(RSV)药物分子作为识别元件，开发了新型有机电化学晶体管(OECT)生物传感器。该器件通过RSV与CRP的静电键合作用实现德拜长度内的直接电荷转移，实现了10-10-10-4 g/mL的宽范围检测和2分钟快速响应，为炎症标志物的即时检测提供了突破性解决方案。

　　

在炎症和心血管疾病诊断领域，C反应蛋白(CRP)作为关键生物标志物，其浓度变化能有效反映机体炎症状态和术后恢复情况。然而传统检测方法面临生理环境中德拜长度(Debye length)限制导致的灵敏度不足、抗体探针稳定性差以及响应时间超过10分钟等技术瓶颈。这些限制严重阻碍了CRP在即时诊断(point-of-care testing)中的应用，特别是在心血管疾病风险分级(1-3 mg/L临界值区间)等需要快速精准判读的临床场景。

针对这些挑战，中国科学院的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表创新成果，首次将降脂药物瑞舒伐他汀(rosuvastatin, RSV)作为分子探针集成到有机电化学晶体管(OECT)中。研究人员通过RSV分子末端的羰基与CRP蛋白ASN_61残基的氢键相互作用，构建了尺寸小于1 nm的识别界面，突破性地解决了传统抗体探针(>5 nm)在德拜屏蔽效应下的电荷转移效率低下问题。该研究实现了三大突破：检测限低至0.1 pg/mL、响应时间缩短至2分钟、在血清样本中成功区分健康与感染个体，为炎症相关疾病的早期诊断提供了革命性工具。

关键技术包括：1) 全平面构型PEDOT:PSS基OECT器件制备，采用5 nm Cr/25 nm Au电极；2) 栅极表面RSV分子功能化，通过X射线光电子能谱(XPS)验证修饰效果；3) 电化学阻抗谱(EIS)分析界面电荷转移机制；4) 血清样本临床验证，建立标准曲线。

【研究结果】
栅极功能化：RSV修饰使PEDOT:PSS栅极表面接触角从32°降至18°，zeta电位从-28 mV升至-41 mV，显著增强亲水性和负电性，为CRP捕获创造有利环境。

检测性能：器件在PBS和血清中均表现出超宽线性范围(10个数量级)，灵敏度达0.592±0.032 mS，较未修饰器件提升5倍。特异性测试显示对α1-AGP、BSA等干扰蛋白的响应信号低于6%。

机制解析：通过分子动力学模拟证实RSV的磺酰胺基团与CRP正电口袋的静电相互作用，结合Ca²⁺介导的磷酸胆碱结合位点激活，实现双重特异性识别。

【结论与意义】
该研究开创性地将临床药物转化为生物传感元件，通过RSV-CRP特异性相互作用和亚纳米尺度优势，完美解决了OECT在生理环境检测中的德拜屏蔽困境。所开发的便携式检测系统可直接应用于血清样本，满足美国心脏协会(AHA)制定的心血管风险分级标准(1-3 mg/L分界值)，为炎症相关疾病的家庭监测和基层医疗提供了可能。这种"药物功能化"策略为开发新一代超灵敏生物传感器开辟了新途径，不仅适用于CRP检测，还可拓展至其他药物-靶标相互作用体系的生物传感设计。