仿生传感器实现血液分子10小时稳定监测

在拉筹伯大学主导的研究项目中，科学家们受自然界启发，开发出一种新型传感器，能够高效追踪血液中分子的细微变化，为精准医疗带来实时监测的可能性。这项突破有效解决了血液检测中的一个关键难题：血液成分往往迅速干扰传感器功能，使长时间精确测量变得困难。研究发表于《ACS Sensors》期刊。

仿细胞结构提升检测性能

研究团队联合CSIRO，整合了一种天然防护层——润滑素、快速反应的分子识别元件及基于光的高灵敏检测手段——表面增强拉曼散射（SERS），从而模拟了细胞表面的分子识别与自我保护机制。

该传感器首次在未经处理的全血样本中成功检测到抗生素万古霉素，并在超过十小时的持续暴露中保持了检测灵敏度。

“血液是检测化学物质中最复杂的生物基质之一。”拉筹伯大学副教授Wren Greene指出，“我们的传感器模仿了细胞的结构与功能，能够从血液中筛选出目标分子，实现高灵敏SERS检测。”

CSIRO研究负责人韩明宇博士表示，虽然已有传感器能够识别万古霉素，但该设备的灵敏度比现有方案高出约一亿倍，是首个可在血液中稳定运行的实用化实时SERS传感器。

“这项技术解决了分子检测中长期存在的挑战，包括灵敏度、响应速度以及表面污染问题，为个性化医疗中的分子水平实时监测奠定了基础。”韩博士补充道。

表面增强拉曼散射是一种利用光信号探测分子结构的光学传感技术，其优势在于可识别单个分子，但其极端灵敏性也使其极易受到干扰。

为解决这一问题，研究人员采用由Lubris Biopharma提供的润滑素分子，构建出微米级保护屏障，防止血液中其他成分附着在传感器表面。在此层之下，嵌入了响应迅速的DNA适配体受体，用于捕获特定分子。

Wren Greene副教授表示，这项技术的出现将推动未来医疗系统向实时、智能方向发展，使药物剂量可随患者状态动态调整，或在病情恶化前向医生发出预警。

“该传感器显著拓宽了我们对低浓度生物分子的检测能力，使得激素、毒素及多种生物标志物的测量成为可能。这对疾病的早期诊断及治疗效果追踪至关重要。”

这项研究基于AlleSense公司开发的NanoMslide平台展开，展示了其在临床场景中的应用潜力。

拉筹伯大学杰出教授Brian Abbey指出，AlleSense正与大学合作推进临床级别的传感器制造，未来团队希望开发出类似血糖试纸的低成本、大规模生产型检测工具。

Mingyu Han 等人开发的这项结合糖萼结构与SERS技术的仿生传感器，已在未处理全血中成功实现实时、高灵敏分子检测。相关研究发表于《ACS Sensors》2026年，DOI: 10.1021/acssensors.6c00192。

期刊信息：ACS传感器

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