基于细胞结构的传感器实现血液分子监测突破
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基于细胞结构的传感器实现血液分子监测突破
由拉筹伯大学主导的一个研究团队，从生物系统中获取灵感，开发出一种新型传感器，能够在未处理血液中持续监测微分子变化达10小时以上，且检测灵敏度不受影响。这项技术突破为实现精准医疗中的实时监测提供了坚实基础。研究团队指出，传统血液检测面临的一大挑战是血液成分容易干扰传感器的正常运行，导致无法长时间获取稳定读数。相关成果已发表于《美国化学学会传感器》期刊。
仿生设计赋予传感器多重优势
该团队与CSIRO合作，采用了一种天然的防污涂层——润滑素，结合快速响应的分子识别元件以及表面增强拉曼散射（SERS）技术，成功复制了细胞表面的保护与感知机制。
这是首次利用SERS技术对未经处理的全血样本中的万古霉素进行持续监测，且在超过10小时的连续检测中保持了优异的灵敏度。
“血液是一种极其复杂且具有挑战性的检测环境，”拉筹伯大学副教授、项目负责人Wren Greene指出，“我们的传感器模拟了细胞膜的结构，有效过滤掉血液中的干扰物，从而实现精准的SERS分析。”
CSIRO的研究合作者韩明宇博士表示，尽管其他方法也能检测万古霉素，但该传感器的灵敏度比现有技术高出100倍，是首个真正适用于血液环境的实时SERS传感器。
“这项技术突破了传统传感器在灵敏度、响应速度和抗污染能力方面的限制，为个性化医疗中的分子级实时监测奠定了基础。”韩博士补充道。
高灵敏度需配套的防护机制
表面增强拉曼散射（SERS）作为一种高精度的光学检测手段，能够识别单个分子，但同时也对污染极为敏感。
为了克服这一问题，研究者设计了一种微米级的仿生屏障，由Lubris Biopharma公司提供的润滑素分子构成，能够有效防止血液中的非目标分子附着在传感器表面。在该保护层下，研究团队部署了快速响应的DNA适体，作为分子识别探针。
推动实时精准医疗发展
根据Wren Greene副教授的说法，这项成果标志着向实时健康监测系统迈出了关键一步，未来或可用于自动调节药物剂量，甚至在病情恶化前预警。
“我们的传感器显著提升了检测范围，使我们能够捕捉低浓度下的激素、毒素及生物标志物，这对于疾病的早期诊断和治疗响应评估至关重要。”
该技术建立在AlleSense的NanoMslide平台之上，展示了其在临床场景中的巨大潜力。
拉筹伯大学杰出教授布莱恩·艾比指出，AlleSense正与大学合作推进临床规模的传感器制造，未来团队的目标是开发一种低成本、可大规模生产的试纸，其应用方式类似于常见的血糖试纸。
Mingyu Han 等，利用表面增强拉曼散射结合糖萼模拟结构，在未处理全血中实现超灵敏实时分子感测，ACS Sensors（2026）。DOI：10.1021/acssensors.6c00192
期刊信息：ACS传感器
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