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本文综述了POC设备样本基质的发展，从传统血液转向非侵入性样本如唾液、汗液等，分析其优缺点及技术挑战，指出高质量、低成本POC设备的发展需求及未来方向。
Ghada Al-Assi | Waleed K. Abdulsahib | Sanan Thaer Abdal-Wahab | G. Padma Priya | Subhashree Ray | Sindu Divakaran | Gunjan Mukherjee | Ashish Singh Chauhan | Gulsara Ruziyeva
约旦安曼Al-Ahliyya大学Hourani应用科学研究中心联合医学科学学院
摘要
影响即时检测（POC）设备性能和适用性的一个关键因素是样本来源。本文全面分析了用于POC生物传感器开发的各种生物基质，评估了它们的优势、局限性和潜力。传统的侵入性样本（如血液）虽然能提供丰富的信息，但在连续监测方面存在挑战。相比之下，本文重点关注非侵入性和微创替代样本，包括汗液、唾液、眼泪和鼻腔分泌物。这些样本各自含有独特的生物标志物（如电解质、代谢物、激素、蛋白质），并且在样本采集、稳定性和分析物浓度方面存在不同的挑战。本文利用光学和电化学方法对这些样本进行了研究，并对近年来POC设备的发展进行了全面回顾，评估了它们的优缺点。根据POC发展的现状，可以看出技术和经济方面的需求十分迫切且巨大。文章总结了高质量、低成本POC设备的发展趋势（例如基于纸张的传感器、柔性设备、微流控芯片等），并对未来的研究方向提出了建议。
引言
个性化医疗和预防医学的发展加剧了对便携、高效且经济实惠的检测工具的需求[1]。传统的实验室方法（如ELISA、PCR和培养技术）需要专门的实验室、昂贵的设备和受过培训的人员，这些因素都会导致诊断和治疗的延迟[2,3]。COVID-19大流行凸显了全球迫切需要能够在非传统临床环境中快速获得结果的诊断工具[4,5]。以患者为中心的诊断方法促使人们从侵入性血液采样转向非侵入性的即时检测（POC）生物传感器，这些传感器可以利用唾液、汗液、眼泪和尿液等生物流体进行快速现场分析[6]。这些样本是生物标志物的丰富来源，为更频繁、更符合患者需求的监测提供了可能[7,8]。尽管非侵入性传感技术有潜力推动我们朝着更准确的诊断测试方向发展，但在完全认可这些传感器技术的临床有效性之前，仍有一些重要的研究领域需要解决。由于缺乏独立验证其他生物流体中生物标志物有效性的研究，并将其与血液中已建立的临床相关水平进行比较，因此非侵入性方法的科学基础仍不明确[[9], [10], [11]]。
任何生物传感器的核心都是通过结合生物受体和换能器来检测分析物的能力。尽管许多研究致力于提高这两个组件的灵敏度和特异性，但可能最关键却研究最少的因素是样本基质本身[12]。选择合适的生物基质并不简单，因为每种基质的组成都代表了不同的生化环境，具有不同的粘度、pH值和潜在干扰因素，这可能导致分析结果的不同[13], [14], [15]。本文不仅旨在强调使用较少侵入性检测方法的趋势，还通过批判性地分析生物标志物在不同基质类型下的变化及其受生物变异性影响的方式，来填补这些知识空白。本文将探讨不同生物基质在POC生物传感器开发中带来的独特机遇和挑战，讨论所需的技术创新，并评估它们监测各种健康状况的适用性，从而为下一代以患者为中心的诊断工具指明方向。
即时检测（POC）设备是什么（优势与局限性）？
POC设备是设计用于在患者护理现场（如医生办公室、救护车、药房甚至家中）立即进行诊断测试的分析系统，而不是在中央实验室[16,17]。这些设备在生物标志物检测领域的真正目标是提供各种生物标志物（包括蛋白质、核酸、代谢物、完整细胞）的即时定量或定性测量结果，以辅助诊断。
唾液
唾液是一种重要的生物流体，可用于POC监测，能够无创且便捷地了解全身健康状况[31,32]。唾液中含有丰富的生物标志物，可以用来制造针对特定生物标志物的快速生物传感器，适用于从口腔疾病到系统性疾病等多种疾病。为此，研究人员开发了一种无需标记的POC电化学生物传感器，用于检测唾液样本中的猴痘病毒A29蛋白[33]。
压缩分析非侵入性生物基质的特性
表2系统地比较了选择POC生物传感器生物基质时的基本特性。这有效地强调了诊断领域的一个核心转变：从侵入性血液采样转向非侵入性替代样本（如唾液、汗液和尿液）[85,86]。这一转变主要是由提高患者依从性、降低感染风险以及实现连续、不干扰的需求所推动的。
结论与未来展望
本文强调了利用汗液、唾液、眼泪、尿液和鼻腔分泌物等非侵入性生物基质的POC生物传感器的显著进展。这些样本作为血液的替代品，含有丰富的相关生物标志物，使得监测变得无痛且易于获取。POC检测技术的进步有效克服了集中式实验室分析的局限性，为分散式医疗保健铺平了道路。
作者贡献
G. Al-Assi：负责研究活动的规划与执行管理及协调；
W. K. Abdulsahib：提出研究思路，监督研究活动的规划与执行，撰写初稿并参与概念构思；
S. Thaer Abdal-Wahab：撰写内容并参与关键评审；
G. Padma Priya：撰写内容并参与关键评审；
S. Ray：撰写内容并参与关键评审；
S. Divakaran：撰写内容、参与评审及修订（包括预发表阶段）；
G. Mukherjee：撰写内容、参与评审与编辑。
作者贡献声明
Ghada Al-Assi：撰写初稿、方法论设计、数据整理。
Waleed K. Abdulsahib：撰写初稿、数据可视化、验证、方法论设计、数据整理及概念构思；
Sanan Thaer Abdal-Wahab：撰写初稿、方法论设计；
G. Padma Priya：撰写初稿；
Subhashree Ray：撰写初稿、验证及监督；
Sindu Divakaran：撰写初稿、方法论设计。
伦理批准与参与同意
本文不包含任何由作者进行的涉及人类参与者或动物的研究。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的研究工作。
致谢
作者感谢伊拉克巴格达的Al Farahidi大学提供的支持。
