SCIE
SCOPUS
Boronate-functionalized hydrogel as a novel biosensing interface for the glycated hemoglobin A1c (HbA<sub>1c</sub>) based on the competitive binding with signaling glycoprotein
저자
Han, Yong Duk ; Kim, Ka Ram ; Park, Yoo Min ; Song, Seung Yeon ; Yang, Yong Ju ; Lee, Kangsun ; Ku, Yunhee ; Yoon, Hyun C.
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
1160-1169(10쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>According to recent increases in public healthcare costs associated with diabetes mellitus, the development of new glycemic monitoring techniques based on the biosensing of glycated hemoglobin A1c (HbA<SUB>1c</SUB>), a promising long-term glycemic biomarker, has become a major challenge. In the development of HbA<SUB>1c</SUB> biosensors for point-of-care applications, the selection of an effective biorecognition layer that provides a high reaction yield and specificity toward HbA<SUB>1c</SUB> is regarded as the most significant issue. To address this, we developed a novel HbA<SUB>1c</SUB> biosensing interfacial material by the integration of boronate hydrogel with glass fiber membrane. In the present study, a new boronate-functionalized hydrogel was designed and spatio-selectively photopolymerized on a hydrophilic glass fiber membrane by using N-hydroxyethyl acrylamide, 3-(acrylamido)phenylboronic acid, and bis(<I>N</I>,<I>N</I>′-methylene-bis-acrylamide). Using this approach, the boronic acid group, which specifically recognizes the cis-diol residue of glucose on the HbA<SUB>1c</SUB> molecule, can be three-dimensionally coated on the surface of the glass fiber network with a high density. Because this network structure of boronate hydrogel-grafted fibers enables capillary-driven fluid control, facile HbA<SUB>1c</SUB> biosensing in a lateral flow assay concept could be accomplished. On the proposed HbA<SUB>1c</SUB> biosensing interface, various concentrations of HbA<SUB>1c</SUB> (5–15%) in blood-originated samples were sensitively measured by a colorimetric assay using horseradish peroxidase, a glycoenzyme can generate chromogenic signal after the competitive binding against HbA<SUB>1c</SUB> to the boronic acid residues. Based on the demonstrated advantages of boronate hydrogel-modified membrane including high analytical performance, easy operation, and cost-effectiveness, we expect that the proposed biorecognition interfacial material can be applied not only to point-of-care HbA<SUB>1c</SUB> biosensors, but also to the quantitative analysis of other glycoprotein biomarkers.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Boronic acid (BA) hydrogel was synthesized for HbA<SUB>1c</SUB> biosensing. </LI> <LI> BA hydrogel was patterned on the glass fiber membrane via photo-crosslinking. </LI> <LI> HbA<SUB>1c</SUB> and peroxidase were competitively bound to BA hydrogel-modified membrane. </LI> <LI> HbA<SUB>1c</SUB> could be efficiently quantified by peroxidase-based chromogenic reaction. </LI> <LI> HbA<SUB>1c</SUB> in the whole blood sample was determined within a range of 4.6–15.2%. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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