仿生多组分传感器实现血流中分析物的长效连续监测

为解决生物传感器在体内因生物污染、探针降解和信号漂移导致的连续实时检测难题，研究人员受肠道黏膜保护宿主受体的启发，开发出具有三维双连续纳米多孔结构、聚合物涂层和适体开关的仿生传感器。该设计在未稀释血清中稳定工作1个月，植入自由活动大鼠血管后持续1周保持50%基线信号，可实时追踪药代动力学，为长效体内生物传感提供了通用化解决方案。

　　

开发能在活体( in vivo )环境中连续、实时检测特定分析物的生物传感器一直面临重大挑战，主要障碍包括生物污染( biofouling )、探针降解和信号漂移。受肠道黏膜在微生物群存在下仍能保护宿主细胞受体的启发，研究者设计出革命性的仿生多组分传感器。

该传感器采用分层级纳米-生物界面设计，包含三大核心要素：三维双连续纳米多孔( 3D bicontinuous nanoporous )结构、聚合物保护涂层和特异性识别适体( aptamer )分子开关。这种精妙组合在复杂生物环境中实现了小分子传感与表面保护的完美平衡。实验数据显示，该系统在未稀释血清( in vitro )中可稳定工作至少1个月，植入自由活动大鼠血管后能持续1周保持50%以上基线信号，且校准曲线重复性良好。

更令人振奋的是，植入大鼠股静脉( femoral vein )的传感器在持续暴露于血流4天后，仍能实时追踪静脉给药的药代动力学( pharmacokinetics )过程。这项突破性工作为开发长效体内生物传感器奠定了普适性设计基础，其仿生策略和界面工程学创新为生命科学监测技术开辟了新范式。