氧化锌纳米颗粒集成生物传感器：骨科创伤感染诊断的双重检测新策略

本推荐研究开发了一种基于氧化锌纳米颗粒（ZnONP）修饰叉指微电极（IDME）的C反应蛋白（CRP）生物传感器，通过适配体（aptamer）与抗体双重探针协同作用，实现了超高灵敏度（检测限0.7 pg/mL）和特异性检测。该平台创新性地采用两种检测模式（先CRP后aptamer/预混合复合物），为骨科术后感染的精准监测提供了突破性解决方案。

　　

Highlight

本研究聚焦骨科创伤术后感染监测的关键挑战，通过纳米材料与分子探针的创新融合，构建了高性能CRP检测平台。以下为核心发现：

Results and Discussion

骨科创伤治疗中最影响预后的挑战是感染，其对医疗系统造成沉重负担。采用合适的传感系统实现准确及时的感染诊断，是确保骨科术后成功康复的关键。本研究引入了一种基于ZnONP修饰叉指微电极（IDME）的CRP生物传感系统，用于术中及术后骨科感染检测。图1展示了该CRP生物传感器的双重检测策略：既采用适配体（aptamer）又采用抗体作为分子识别元件。

通过ZnONP表面功能化显著提升了抗体固定化效率，而预混合CRP-适配体复合物的策略则增强了溶液相中分子结合效率。方法1（先抗体结合CRP后加适配体）与方法2（预混合CRP-适配体复合物再与抗体结合）均表现出优越性能，其中方法2因更充分的结合动力学而展现出更低的检测限与更优的信噪比。

检测灵敏度达到0.7 pg/mL，线性响应范围为0.7–25 pg/mL，拟合方程为 y = 3.0836x - 4.6842，R2 = 0.9558。在加标血清样本中，所有测试浓度均呈现升高响应，且无信号干扰，证实了对CRP的选择性识别能力。使用其他炎症生物标志物（如IL-6、TNF-α）进行的对照实验均未引发响应，进一步验证了该生物传感器的特异性。

此外，ZnONP的高比表面积与优异电子迁移率促进了生物分子相互作用向可测量电信号的转化，其等电点（pI = 9.5）特性也有利于低等电点生物分子（如抗体、DNA）的吸附，从而实现无标记检测。

Conclusion

骨科创伤相关感染是临床重大难题，显著增加患者死亡率。因此，术中与术后感染监测对确保有效康复至关重要。C反应蛋白（CRP）作为骨科手术中常用的炎症生物标志物，已被证明在感染监测与诊断方面具有重要价值，特别是在术后感染的早期识别中。本研究开发出一种高灵敏度CRP生物传感器，为骨科感染的实时、精准诊断提供了可靠工具。