编辑推荐：
乳铁蛋白（Lf）作为多功能糖蛋白，在免疫防御、铁代谢平衡及抗菌中起关键作用，其检测对炎症、感染及癌症诊断具有重要意义。传统方法如ELISA和液相色谱虽灵敏但成本高且操作繁琐，而电化学生物传感器因快速、便携、灵敏度高（可达纳摩尔级别）成为新兴解决方案，通过纳米材料电极和生物分子识别增强检测性能，但仍需解决抗干扰和多功能化难题。
Sajad Alavimanesh|Asma Vafadar|Setayesh Jannati|Salamn M. Abd|Muyassar Norberdiyeva|Sajad Ehtiati|Amir Savardashtaki
伊朗沙赫雷科德医科大学学生研究委员会
摘要
乳铁蛋白（Lf）是一种多功能糖蛋白，在免疫防御、铁稳态和抗菌活性中发挥着关键作用。作为感染、炎症疾病和癌症的生物标志物，准确快速地检测乳铁蛋白对于临床诊断和食品安全至关重要。传统的检测方法，如酶联免疫吸附测定（ELISA）和液相色谱法，虽然灵敏度高，但往往操作繁琐且成本较高。电化学生物传感器因其响应速度快、灵敏度高、便携性强且经济实惠而成为一种有前景的替代方案。这些生物传感器利用先进的电极材料（包括纳米材料和生物分子识别元件）来增强乳铁蛋白的检测能力。本文综述了电化学生物传感器在乳铁蛋白检测方面的原理、进展和挑战，并强调了其在临床和工业应用中的潜力。
引言
乳铁蛋白（Lf）是一种属于转铁蛋白家族的多功能糖蛋白，是哺乳动物外分泌物质（如初乳、牛奶、唾液和眼泪）的关键成分[1]。它通过调节铁稳态、调控免疫反应以及展现抗菌、抗病毒和抗氧化特性，在宿主防御中发挥重要作用[2]。在新生儿发育过程中，乳铁蛋白对于铁的输送、肠道微生物群的塑造以及通过限制病原微生物对铁的获取来支持黏膜免疫至关重要[3]。
婴儿期过后，它继续在多种生物体液中提供局部免疫保护，并在感染和炎症反应期间由中性粒细胞主动分泌，进一步强化了其在先天免疫中的作用[4]。乳铁蛋白能够结合并中和细菌脂多糖（LPS），从而发挥其抗菌功能，导致细菌膜不稳定并抑制微生物活力。此外，其蛋白水解片段（如乳铁蛋白肽）具有强大的抗真菌和抗病毒效果。通过紧密结合铁，乳铁蛋白还能减轻氧化应激，防止活性氧（ROS）的形成，从而减少与炎症和感染相关的细胞损伤[5]。这些多样的生物功能使乳铁蛋白成为多种病理状况（包括克罗恩病和溃疡性结肠炎等炎症性肠病）的宝贵生物标志物。监测生物样本中的乳铁蛋白水平有助于了解疾病进展、感染严重程度和免疫状态[6]。
传统的乳铁蛋白检测方法（如酶联免疫吸附测定（ELISA）和液相色谱法）具有高灵敏度和特异性，但需要繁琐的操作流程、昂贵的试剂和专门的实验室设施[7]。因此，人们对快速、经济实惠且便携的诊断方法需求日益增加[8]。
电化学生物传感器因其能够将乳铁蛋白与抗体、适配体或新型DNA结构之间的结合事件转化为便携仪器可测量的电信号而成为满足这些需求的理想选择[[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19]]。最近在电极材料（如碳纳米管或金属纳米粒子复合材料）方面的创新显著提高了电化学乳铁蛋白检测的灵敏度，使检测阈值降至纳摩尔水平[[20], [21], [22], [23], [24], [25], [26]]。尽管仍存在抗污染问题，但下一代电化学生物传感器通过减少非特异性吸附，有望在临床诊断和乳制品质量控制中更广泛地应用乳铁蛋白检测[27,28]。
因此，本研究旨在概述电化学乳铁蛋白生物传感器的主要进展，强调其实际优势、当前局限性以及其在即时检测应用中的前景。
乳铁蛋白的功能
乳铁蛋白是一种高度多功能的糖蛋白，存在于哺乳动物的牛奶（尤其是初乳）以及各种外分泌物质（如眼泪、唾液和鼻液）中[2,29]。从结构上看，它由两个能够结合铁离子（Fe3+）的亚基组成，这赋予了其强大的铁螯合能力，对抗菌防御、免疫调节和黏膜稳态至关重要[29,30]。除了存在于体液中外，乳铁蛋白还储存在中性粒细胞颗粒中，并在需要时迅速释放
乳铁蛋白的常规检测方法
准确灵敏地定量乳铁蛋白对于临床疾病监测（乳铁蛋白水平的波动可作为炎症和感染的生物标志物）和食品质量控制（尤其是牛奶、初乳和婴儿配方奶粉产品）至关重要[7,45]。过去几十年中，开发了多种分析技术，每种技术都针对特定的实际需求（如灵敏度、通量和特异性）进行了优化。这些传统方法提供了可靠的结果
电化学生物传感器
电化学生物传感器利用基于电极的转换器将分子识别事件转化为可测量的电信号。与光学和其他检测方法相比，这些设备因其高灵敏度、灵活的设计和成本效益而受到青睐。通常，它们由三个主要部分组成：生物识别元件（如酶、适配体或抗体）、导电转换器（金属、碳或半导体）以及保护层
当前挑战与未来发展方向
尽管电化学乳铁蛋白检测传感器已取得显著进展，但在实际应用中仍需解决一些挑战。特别是对于血清、牛奶和粪便提取物等复杂样本，抗污染策略需要进一步改进，以减少非特异性吸附并确保信号长期稳定性[96]。此外，多路检测的能力仍然有限，因为大多数现有系统仅能检测乳铁蛋白本身
结论
用于乳铁蛋白检测的电化学生物传感器代表了临床诊断和质量控制领域的重大进展，提供了比传统实验室技术更快速、更经济实惠且更便携的替代方案[98]。这些传感器利用创新材料和转换机制（如安培法、电化学阻抗谱和荧光技术），实现了极高的灵敏度和宽范围的检测能力。
作者贡献
所有作者均参与了研究的构思、设计、数据收集和手稿撰写。所有作者均阅读并批准了最终版本的手稿。
作者贡献声明
Sajad Alavimanesh：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿。Asma Vafadar：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿。Setayesh Jannati：撰写 – 初稿。Salamn M. Abd：撰写 – 审稿与编辑。Muyassar Norberdiyeva：撰写 – 审稿与编辑。Sajad Ehtiati：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿。Amir Savardashtaki：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究。
