仿生传感器可在10小时内稳定监测血液分子变化
一项由拉筹伯大学主导的研究，成功研发出一种创新传感器，能够连续追踪血液中微量分子的动态变化，为个性化医疗的实时监测开辟了新路径。该技术突破了血液检测中的关键难题——血液成分通常会迅速干扰传感器功能，使长时间精准读数难以实现。研究成果发表于《ACS Sensors》期刊。
仿生结构如何提升检测性能
研究团队携手CSIRO，结合天然润滑素保护层、高效分子识别受体以及超灵敏的光谱技术——表面增强拉曼散射（SERS），模拟细胞表面在抵御污染的同时感知分子的机制。
研究人员首次在未处理的血液样本中利用SERS技术检测出抗生素万古霉素，并在超过10小时的持续暴露中保持检测灵敏度未受影响。
“血液是检测化学物质最复杂的样本之一，”拉筹伯大学副教授、项目负责人Wren Greene表示。“我们的传感器以细胞为灵感，能够过滤血液中干扰物，从而实现高灵敏度的分子识别。”
CSIRO联合研究负责人韩明宇博士指出，尽管其他设备也曾成功检测万古霉素，但该传感器的灵敏度高出1亿倍，是首款在血液等复杂液体中具备实时检测能力的实用型SERS传感器。
“这项技术解决了分子传感领域长期存在的三大挑战：灵敏度、响应速度和表面污染问题，为精准医疗的实时监测奠定了基础。”韩博士补充道。
高灵敏度背后的安全机制
表面增强拉曼散射（SERS）是一种基于光子的高灵敏分子探测技术，理论上可识别单个分子，但其高灵敏性也带来了对表面污染的高度敏感。
为克服这一限制，研究团队使用了由Lubris Biopharma提供的天然分子润滑素，作为微尺度的防护层，防止血液中的非目标成分附着在传感器表面。在这一保护层之下，研究人员引入了快速响应的DNA适体受体，用于捕获目标分子。
推动实时精准医疗的实现
Greene副教授认为，这一成果为未来的实时健康监测系统提供了关键技术支持，使系统能够动态调节药物剂量，或在患者病情恶化前发出预警。
“我们的技术显著扩展了分子检测的适用范围，使我们能够识别低浓度激素、毒素和生物标志物。这在疾病早期诊断和治疗效果评估中具有关键意义。”
“这一进展也推动了基础科学的发展，揭示了如何打破高灵敏度与快速响应之间的传统技术壁垒。”
该传感器基于AlleSense公司的NanoMslide平台开发，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表示，AlleSense正在与大学合作推进临床级别的制造流程。研究团队下一步目标是开发一种低成本、大规模生产的试纸，其形式有望与现有血糖试纸相似。
相关研究成果发表在《ACS Sensors》杂志，题为《Mingyu Han 等，基于糖萼模拟结构与表面增强拉曼散射技术在未处理全血中实现超灵敏实时分子检测》，DOI：10.1021/acssensors.6c00192。
期刊信息：ACS传感器