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血(xue)液生物(wu)標志物(wu)包含廣泛的(de)(de)(de)物(wu)質，從小分(fen)子和(he)離子到肽、蛋白質、RNA 和(he) DNA 等大(da)實體。這(zhe)些生物(wu)標志物(wu)在各種(zhong)生物(wu)過程中由細(xi)胞、組織和(he)器(qi)官釋(shi)放到循環中。他們的(de)(de)(de)血(xue)液濃度反映(ying)了局(ju)部和(he)全(quan)身水平的(de)(de)(de)健康和(he)病理狀態。測量這(zhe)些生物(wu)標志物(wu)對于(yu)疾病診斷(duan)、預后和(he)監測非常重要(yao)。

每(mei)一次(ci)(ci)去醫(yi)院(yuan)抽血，都(dou)(dou)可能讓人感到(dao)緊張。無論是常(chang)規(gui)體檢，還是慢性病(bing)管理(li)，針頭、刺痛(tong)以(yi)及之后的(de)淤青和等待結果，都(dou)(dou)是現代醫(yi)療(liao)的(de)“標配”。這種沿用數百年的(de)方(fang)式，也許即將迎來一次(ci)(ci)顛覆性的(de)改變。

5月6日(ri)，哈佛醫(yi)學院的(de)研究者們(men)在《Advanced Materials》上發表了他們(men)的(de)最新(xin)研究，一(yi)種(zhong)無需抽血(xue)即可(ke)實(shi)現多重(zhong)血(xue)液生物(wu)標志物(wu)檢測的(de)可(ke)穿(chuan)戴光(guang)子設備，不僅解決了傳統采血(xue)帶(dai)來(lai)的(de)痛苦(ku)和感染風險，更有(you)望將(jiang)疾病(bing)診斷推向一(yi)個更快(kuai)、更便捷的(de)未來(lai)。

圖(tu)1 光熱誘(you)導外滲裝置(zhi)（PiED） 用于血(xue)液采樣和血(xue)液生(sheng)物(wu)標志物(wu)的多重(zhong)檢測

1.光的力(li)量：用LED激發體(ti)內生物標志(zhi)物“泄露”

這項創(chuang)新(xin)的核(he)心，是(shi)一個(ge)直徑約4厘米的圓柱(zhu)形設備(bei)——看起來像是(shi)一個(ge)超迷你的“實(shi)驗室”。它由(you)三大核(he)心部件(jian)構(gou)成：微(wei)(wei)透鏡陣列（MLA）、光學微(wei)(wei)針陣列（OMNA）以及LED光源。

其工作原理堪稱巧妙。LED光(guang)（595 nm）通(tong)(tong)過(guo)MLA聚焦(jiao)后，沿(yan)著每(mei)根微針精(jing)準地傳導進入皮膚，直達毛細(xi)血管密集的(de)(de)真皮層(ceng)。光(guang)在這里(li)并不(bu)是(shi)單(dan)純的(de)(de)“照亮(liang)”，而是(shi)通(tong)(tong)過(guo)溫(wen)和的(de)(de)光(guang)熱(re)效(xiao)應引(yin)發毛細(xi)血管短暫(zan)擴(kuo)張，從而使血液中(zhong)的(de)(de)生物標志物“滲出(chu)”到真皮層(ceng)，而不(bu)會造成出(chu)血或組織(zhi)損傷。

更有趣的是，這(zhe)些被(bei)釋放(fang)出(chu)來的生(sheng)物標(biao)志(zhi)(zhi)物會立刻(ke)被(bei)每根(gen)微(wei)針上(shang)固定的特異(yi)性抗體“捕捉”。每根(gen)微(wei)針專屬(shu)檢測(ce)(ce)一(yi)種生(sheng)物標(biao)志(zhi)(zhi)物——真(zhen)正實現了一(yi)針多測(ce)(ce)。

圖2 OMNA 的(de)光學特(te)性和血液采樣

圖3 PiED 組件及其光學表征

2.多重檢測(ce)：一次“無痛”檢測(ce)，鎖定(ding)復(fu)雜疾病

圖4 小(xiao)鼠模型(xing)中生物標志物的多重檢測(ce)

現代醫學(xue)已經認(ren)識到，單一的生物標志物往(wang)往(wang)無(wu)法揭示疾病(bing)的全貌(mao)。心血管疾病(bing)、感染性疾病(bing)乃至癌癥，往(wang)往(wang)涉及(ji)多個信號通路，因此(ci)多標志物檢測正成為(wei)趨(qu)勢。

然(ran)而，現有(you)的(de)家用(yong)檢測(ce)(ce)(ce)產品如血糖儀、抗原快(kuai)速檢測(ce)(ce)(ce)棒，大(da)多只能(neng)測(ce)(ce)(ce)單一(yi)樣(yang)本指標。而該設備(bei)的(de)突破之一(yi)，就是在(zai)一(yi)次操作(zuo)中同時檢測(ce)(ce)(ce)多個生物標志物。在(zai)小鼠實(shi)驗中，研究團隊(dui)檢測(ce)(ce)(ce)了C反(fan)應(ying)蛋(dan)白（CRP）、白細(xi)胞(bao)介素6（IL-6）和(he)流感病(bing)(bing)毒(du)特異性抗體三(san)種指標，不僅成(cheng)功區(qu)分了細(xi)菌感染與(yu)病(bing)(bing)毒(du)感染，還驗證了該方(fang)法(fa)對(dui)炎癥監測(ce)(ce)(ce)的(de)高效性。

3.超越ELISA：高靈(ling)敏度的新(xin)一代傳感技(ji)術

傳統血(xue)液(ye)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)依(yi)賴于酶聯免疫(yi)吸(xi)附（ELISA）等方(fang)法，這些(xie)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)手段雖然(ran)精準，但對(dui)設(she)備和(he)環境(jing)要求高，通常僅限于實(shi)驗室內完成。而該(gai)團隊開(kai)發的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)方(fang)式，通過生物素-酪胺介導的(de)(de)信號放大機(ji)制，讓設(she)備的(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)靈敏度達到甚至超(chao)越(yue)ELISA的(de)(de)水平，能夠檢(jian)測(ce)(ce)(ce)到皮(pi)膚(fu)中極(ji)微量的(de)(de)目標分子。

更重要的(de)是，整個采樣和檢(jian)測過程幾乎(hu)無創，應用(yong)的(de)光強(qiang)安全可控，沒有因穿刺引(yin)起的(de)出(chu)血(xue)和感染風(feng)險(xian)。

4.從實驗室走向現實

這種(zhong)創新設(she)備的潛(qian)力令人興奮。想(xiang)象一(yi)下，未來的糖尿病或心血(xue)管病患(huan)者，只需佩(pei)戴這樣一(yi)個(ge)設(she)備，就能實(shi)現自我(wo)監測，實(shi)時獲取血(xue)液(ye)中炎癥(zheng)因子(zi)的變化；臨床醫生(sheng)也可以借助這種(zhong)設(she)備，在不到半小時內完成快速篩查，大幅縮(suo)短診療周(zhou)期(qi)。

此(ci)外(wai)，這項技術在面(mian)對全球衛生挑戰時同樣意義(yi)重大。低資源地區由于缺乏專(zhuan)業醫護人員和實(shi)驗室條(tiao)件(jian)，難以及時進行常規檢(jian)測，而這種易用、無創、便攜的設備為實(shi)現“點(dian)(dian)對點(dian)(dian)”的健(jian)康監(jian)測提供(gong)了新路徑。

當然(ran)，距離(li)商業化(hua)和大規模應用，這項技術還(huan)有不少路要走。如(ru)(ru)何確保長期佩戴的(de)舒適性和穩定性、如(ru)(ru)何降低成本，以(yi)及如(ru)(ru)何應對多(duo)樣化(hua)的(de)皮(pi)膚類型與(yu)生物學差異，都是接下來的(de)工(gong)程(cheng)與(yu)臨床挑戰。

Z.-T. Lin, B. Jana, S. Korupolu, Y. Kong, G. Liu, Y. Dong, Y. Li, Q. Zhang, W. Shou, P. Upadhyay, Z. Wang, Z. Ran, M. X. Wu, Wearable Photonic Device for Multiple Biomarker Sampling and Detection without Blood Draws. Adv. Mater. 2025, 2416240. //doi.org/10.1002/adma.202416240

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