四川
持续监测人体分子状态的能力有望优化药物递送或实现癌症等致命疾病的早期检测。过去二十年来，科学家致力于开发生物传感器，以实时测量体内的生化反应并向外传输可读信号。尽管现有传感器已能检测微小分子（如药物），但其工作寿命短暂，尚无可长期稳定监测多种物质的可靠生物传感器。
受人类肠道结构启发，斯坦福大学的研究团队近日开发了一种模块化合成生物传感器——“稳定电化学纳米结构血液原位追踪传感器”（SENSBIT）。该系统植入活体大鼠血管后，可稳定工作长达一周，并能持续追踪药物浓度变化，在活体大鼠模型和人血清中均表现出最佳信号效能。
据悉，这项研究始于十多年前，相较于现有技术，SENSBIT 在血液中的稳定性提升了一个数量级，是下一代生物传感器的重大突破。相关成果以题为“A biochemical sensor with continuous extended stability in vivo”发表在 Nature Biomedical Engineering。
血液检测是临床护理和健康监测的基石，但绝大多数检测仅能提供单次瞬时数据。研究者指出：“紧凑或可穿戴传感器若能持续监测循环分析物，将极大扩展血液监测的应用范围，如追踪疾病状态、药物剂量或代谢活动。”然而，长期体内血液检测面临生物污染、探针降解和信号漂移等难题，导致过去的尝试屡屡受挫。
斯坦福大学 Tom Soh 实验室历时十年设计了一种分子开关，可结合体内目标小分子并输出可读信号。但分子开关易被免疫系统降解，因此团队曾将其封装在纳米多孔电极中以延长寿命。尽管该技术首次实现了活体大鼠肿瘤内药物水平的实时监测，但仍无法长期稳定工作。
受肠道黏膜启发，他们设计了模仿肠道天然防御机制的 SENSBIT 系统：3D 纳米多孔金表面，模拟肠道微绒毛结构，隔离电化学修饰的适配体开关“受体”，避免样本基质干扰；超支化聚合物涂层，模仿黏膜聚糖的保护作用，防止传感器降解和污染。
这种仿生设计使 SENSBIT 在活体动物血液环境中连续暴露多日后仍保持稳定性和灵敏度。
SENSBIT 系统测试表明，在未稀释的人血清中，SENSBIT一个月后仍保留 70% 以上的信号；植入活体大鼠血管一周后，信号保留率超 60%；相比之下，同类设备的既往静脉内工作极限仅为 11 小时，而 SENSBIT 持续工作 7 天，远超临床外周静脉设备 4 天更换的要求。
人体对病毒、细菌等入侵者有一套精密的防御机制。若能通过分子监测理解这一过程，或可在症状出现前发现感染。尽管 SENSBIT 并非唯一策略，但其性能显著优于现有血液检测设备。
作者总结道：“这一简单的多组件传感器设计可成为长期监测血液生物标志物的通用平台，其耐用性和稳定性超越以往报道的传感器。”
1.Chen, Y., Fu, K.X., Cotton, R. et al. A biochemical sensor with continuous extended stability in vivo. Nat. Biomed. Eng (2025). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01389-6
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