基因工程细菌赋能新型植入式传感器，实现体内无线分子监测
来自土耳其的科研团队开发出一款新一代植入式生物传感器，其核心在于使用基因改造的大肠杆菌进行体内分子水平的检测。这一设备无需外部电源即可运行，并能通过无线方式持续追踪生物信号。
近年来，科技创新不断推动医疗领域的发展，不仅改善了医院和家庭中的健康管理模式，也在重塑个人对自身健康状态的监测方式。随着全球老龄化趋势加剧，对于能够实时检测体内外生物信号的先进医疗设备的需求正稳步上升。
最新研究成果发表于《自然·通讯》期刊，介绍了一种新型植入式传感器，它能够将工程化细菌细胞的生物活动转换为可量化的电磁信号。
研究人员利用经过基因编辑的细菌，使其在识别目标分子后，能表达特定的蛋白质。这些蛋白质增强了周围电化学环境中的电子传递能力，从而引发由镁箔构成的天线发生可控性降解。
随着镁制天线在体内逐步降解，其结构和尺寸的变化直接影响其共振频率。外部设备通过捕捉频率波动，即可解析出体内分子状态的变化。
细胞作为传感单元
当前市面上的多种植入式装置已广泛应用于生命体征监测、疾病诊断和治疗等场景。然而，这些系统普遍缺乏针对特定分子的检测能力。
有人或许会质疑：血糖仪不正是用于检测葡萄糖分子的吗？实际上，大多数血糖仪通过测量组织电信号的变化来间接反映血糖水平，并非直接识别葡萄糖分子。而具备直接追踪体内分子的能力，将有望显著提升疾病生物标志物的检测效率，实现早期预警和实时诊断。
活细胞本身具备高度灵敏的感知机制，能够识别几乎任何与其接触的分子。科研团队通过合成生物学手段，对细菌进行基因改造，使其成为定制化的分子信号探测器。
研究人员对大肠杆菌进行了编程，使其表达细胞色素 c 成熟（Ccm）蛋白，构建出一种合成基因回路。该回路在检测到特定分子靶标时被激活。
回路激活后，细菌的电子传导能力增强，从而与镁金属天线表面产生交互。镁作为一种具有生物相容性的材料，可在体内缓慢溶解。
随着细菌活动引发天线的逐步降解，其物理属性的改变会促使其以不同频率共振。佩戴在皮肤上的外部接收器可无线捕捉这些频率变化，从而实现对体内传感器状态的非侵入式追踪。
该研究团队还在模拟人体肌肉组织的体模中实现了25毫米深度范围内的分子水平传感，该体模具备与人体组织相似的电学特性。
该技术若能拓展至多种工程化细胞和分子靶标，将有望彻底革新当前疾病监测的方式，无需依赖重复活检或侵入性取样。
本文由桑朱克塔·蒙达尔撰写，萨迪·哈雷负责编辑，罗伯特·伊根进行事实核查与审核。该作品体现了人类在科学新闻领域的专业投入。作为独立科学新闻的支持者，我们诚邀您以月捐或其他方式参与资助。您的支持将帮助我们继续提供无广告的高质量内容。
更多信息：艾哈迈德·比勒尔等人，《通过基因工程细菌实现体内无线传感》，《自然·通讯》（2025年）。DOI：10.1038/s41467-025-65416-5
期刊信息：《自然·通讯》