可穿戴式传感器可以利用生物技术监测个人环境数据

通过使用大型肽库，对蛋白质靶标进行廉价，高度稳定和模块化的基于肽的合成亲和剂（PCC）的快速开发过程。信用：经Heather D. Agnew等的许可转载。

为了增强士兵的杀伤力，陆军研究人员正在开发能够在多域环境中保持稳定性能并能够实时收集士兵健康状况和性能评估的生物识别受体。

美国陆军作战能力发展司令部的化学家兼团队负责人马特·科波克博士说：“陆军需要更具适应性，更远征性，并具有接近零的后勤需求，同时在多方面的作战环境中优化个人到小队的执行。陆军研究实验室，即陆军的企业研究实验室，称为ARL。“可以预见，实时的健康和性能监控以及感知当前和新出现的环境威胁，可能是使这一目标成为可能的关键工具集。”

ARL科学家与加州理工学院和Indi Molecular，Inc.的研究人员合作，开发了一种蛋白质催化捕获剂（PCC）剂技术，该技术可以改善以前的受体版本，并可以监控来自美国士兵的个人和环境数据场。该研究自2012年以来由美国陆军协作生物技术研究所资助，并在《化学评论》的综合评论文章中进行介绍。

Coppock说：“ PCC技术已证明与标准抗体受体相比，在受体稳定性，适应性和可制造性方面都有改进，并支持“士兵致命性交叉功能小组”作为一种潜在的可行技术，通过可从可穿戴式传感器收集的相关生物标记物来监测士兵的表现。”

他说，生物受体被整合到生物传感器中，以从复杂的混合物（例如血液，汗液，丹参等）中选择性地捕获目标靶标，从而产生可测量的效果。

Coppock说：“没有受体，就不可能知道您正在检测想要检测的东西。”

从注射有目标靶标的动物收集的抗体由于其对靶标的高结合强度和选择性而被用作生物传感器中的受体。

Coppock说：“金标准受体的工作是基于抗体的，它们在靶标捕获和选择性方面表现出色，但由于其不稳定，有限的保存期限和批次间的性能差异，其检测能力受到一定程度的限制。

研究团队开发了一种不同且更具创新性的方法。

Coppock说：“作为替代，基于肽的受体更小，更易于生产，价格便宜并且对环境压力更强健，同时仍保留了抗体所需的结合特性。”

研究小组使用的受体能够在90摄氏度下加热一小时后保留几乎所有的活性，而许多抗体在加热到70摄氏度以上后几分钟内就完全没有活性。

Coppock说：“我们采用一种完全合成的方法来开发受体，这可以对结合独特构建基块的方法进行更多控制，以确保稳定性并允许直接修改传感器集成。”

该团队建立了完整的功能基础架构，使他们能够在实验室内部，按需以及通过广泛可用的肽合成仪按需要的任何数量，全面开发基于肽的合成受体。

Coppock说：“整个合作过程中，技术的各个方面都取得了进步，最终形成了一种高通量的开发方法。这些方面包括重新考虑靶向策略，升级文库构建，自动化筛选步骤以及同时表征多达100个不同肽序列的性能。”

他说，研究人员现在能够在确定目标靶标后两到三周内从头到尾全面开发一种受体。之前，此过程大约需要五到六个月。

Coppock说：“目前的陆军计划正在进行中，以确定与士兵健康和表现相关的重要生物标志物，因此，建立受体快速发育的能力将使实验室能够跟上并推进生物标志物的发现和分析。”

研究小组指出，继续进行研究以更快的方式进行新试剂的设计和选择过程，以使这些传感器更易于按需制造。此外，ARL目前正在协调努力，以解决人类绩效以及食品和水安全方面的传感需求。

这些受体的其他潜在应用包括环境生物威胁监测，健康诊断和治疗，这可能会严重影响作战人员。

这项技术引起了陆军科技界的极大兴趣，例如CCDC士兵中心，CCDC化学生物中心和陆军医疗司令部的研究员。

以前，这项合作研究已经使生物受体从技术就绪水平（TRL-2）到TRL-4成熟，包括成功整合到多种测定平台中，以在严峻的环境中进行坚固的生物传感，并将试剂过渡到CCDC CBC。

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