Creación de un sensor terapéutico de punto de atención utilizando ingeniería de proteínas, detección electroquímica e integración electrónica

Resumen Los sensores de punto de atención, que son de bajo costo y fáciles de usar, juegan un papel crucial en la medicina de precisión al proporcionar resultados rápidos para las personas. Aquí, transformamos el glucómetro convencional en un biosensor terapéutico de 4-hidroxytamoxifeno en el que el 4-hidroxytamoxifeno modula la señal eléctrica generada por la oxidación de la glucosa. Para codificar la señal de 4-hidroxytamoxifeno dentro de la oxidación de la glucosa, introducimos el dominio de unión de ligandos del receptor de estrógeno-alfa en la glucosa deshidrogenasa dependiente de quinona de pirroloquinolina mediante la construcción y selección de una biblioteca de inserción de proteínas integral. Además de obtener proteínas diseñadas regulables por 4-hidroxytamoxifeno, estos resultados revelan la importancia tanto de las estructuras proteicas secundarias como cuaternarias en la propagación de señales conformacionales. Al construir una interfaz bioelectroquímica efectiva, detectamos 4-hidroxytamoxifeno en muestras de sangre humana como cambios en la señal eléctrica y utilizamos esto para desarrollar un algoritmo electroquímico para decodificar la señal de 4-hidroxytamoxifeno a partir de la glucosa. Para cumplir con los requisitos de miniaturización y amplificación de señales para el uso en punto de atención, aprovechamos la energía de la oxidación de la glucosa para crear un sensor autoalimentado. También amplificamos la señal de 4-hidroxytamoxifeno utilizando un transistor electroquímico orgánico, resultando en señales de nivel miliamperio. Nuestro trabajo demuestra un amplio enfoque interdisciplinario para crear un biosensor que capitaliza sobre las innovaciones recientes en ingeniería de proteínas, detección electroquímica e ingeniería eléctrica.