タイムリーなアルツハイマー病診断に向けて：神経伝達物質のアセチルコリンの自己能力アンペロメトリックバイオセンサー

アルツハイマー病（AD）などの深刻な脳障害は、アセチルコリン（ACH）などの重要な神経伝達物質のレベルの著しい低下に関連しています。したがって、このようなバイオマーカーのリアルタイム監視は、タイムリーな診断、治療効果の検証、および新しい医薬品の開発を可能にすることにより、広告療法の強化に重要な役割を果たすことができます。この研究では、PTカソードと酵素陽極の組み合わせに基づいた、血漿中のACHのサイト検出で自己駆動された自己駆動のための最初のアセチルコリン/酸素ハイブリッド酵素燃料電池を提示します。第一に、効果的なアセチルコリンエステラーゼ固定化電極が開発され、その電気化学的性能が評価されました。非常に多孔質の金を電極材料として使用し、酵素を、過酷な化学物質または電極/酵素の前治療を使用する必要のない1段階の迅速かつ単純な手順を介して固定されました。結果として得られた酵素電極は、その後、ミニチュアフロースルー膜のない燃料電池のアノードとして使用され、さまざまな濃度のACHに対して優れた反応を示しました。燃料電池によって生成されたピーク電力は、260mVの電圧で4NWで、電流密度は9μACM-2でした。燃料電池センサーの検出の限界は10μmで、平均応答時間は3分という短いものでした。これらのエキサイティングな結果は、ポイントオブケアのアルツハイマー病の診断のために新しい視野を開き、面倒で時間のかかるサンプル治療と高価な機器を必要とする確立された方法に魅力的な潜在的な代替品を提供します。

Serious brain disorders, such as the Alzheimer's Disease (AD), are associated with a marked drop in the levels of important neurotransmitters, such as acetylcholine (ACh). Real time monitoring of such biomarkers can therefore play a critical role in enhancing AD therapies by allowing timely diagnosis, verifications of treatment effectiveness, and developments of new medicines. In this study, we present the first acetylcholine/oxygen hybrid enzymatic fuel cell for the self-powered on site detection of ACh in plasma, which is based on the combination of an enzymatic anode with a Pt cathode. Firstly, an effective acetylcholinesterase immobilized electrode was developed and its electrochemical performance evaluated. Highly porous gold was used as the electrode material, and the enzyme was immobilized via a one step rapid and simple procedure that does not require the use of harsh chemicals or any electrode/enzyme pre-treatments. The resulting enzymatic electrode was subsequently used as the anode of a miniature flow-through membrane-less fuel cell and showed excellent response to varying concentrations of ACh. The peak power generated by the fuel cell was 4nW at a voltage of 260mV and with a current density of 9μAcm-2. The limit of detection of the fuel cell sensor was 10μM, with an average response time as short as 3min. These exciting results open new horizons for point-of-care Alzheimer diagnosis and provide an attractive potential alternative to established methods that require laborious and time-consuming sample treatments and expensive instruments.