综述:即时护理(POC)和芯片实验室(LOC)方法在基于分子印迹聚合物(MIP)的生物医学应用电化学传感器中的研究进展

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Analytica Chimica Acta 5.7

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  这篇综述聚焦于分子印迹聚合物(MIP)基电化学传感器在即时护理(POC)和芯片实验室(LOC)系统中的应用。探讨了 MIP 技术原理、POC 和 LOC 技术概况,分析其在生物医学应用中的优势,还展望了未来发展趋势,对相关领域研究有重要参考价值。

  

引言


在疾病诊断、监测和管理方面,诊断学始终致力于攻克难题、优化现有诊断系统。精准且早期的诊断对于提升患者治疗效果、提高生存率、降低治疗成本至关重要。近年来,得益于技术进步和研究投入增加,即时护理(POC)和芯片实验室(LOC)系统应运而生。POC 设备能在护理现场快速给出可靠结果,而 LOC 技术将实验室流程微型化,集成了生物传感器、电子学、流体学和光学等技术。

在众多生物医学传感器系统中,电化学传感器在检测生物标志物和疾病相关分子方面发挥着关键作用,它具备检测限低、出结果快、成本低、便携性好和多功能等优势。不过,分析复杂样本时,其选择性欠佳,不同电活性化合物在相近电位下发生氧化或还原反应,会产生干扰。分子印迹聚合物(MIP)的出现为解决这一问题带来曙光。MIP 是一种人工聚合物,能像生物酶或抗体一样进行分子识别,通过在聚合物基质中形成与目标分子在大小、形状和功能基团互补的特定空腔,实现对目标分析物的特异性结合。而且,MIP 稳定性好、成本低、易于合成,将其融入电化学传感器,能为检测多种临床重要化合物搭建可靠且高选择性的平台。本综述聚焦于 MIP 基电化学传感器在 POC 和 LOC 平台生物医学诊断中的最新进展。

MIPs:电化学传感器技术中的原理和优势


电化学传感器有诸多优点,比如操作简便、检测迅速、设备成本低、溶剂用量少,较为环保。但由于基质效应,用电化学方法分析复杂样本颇具难度。因此,样本预处理步骤或研发能精确、选择性识别分析物的传感器十分关键。MIP 正是为解决选择性问题,经长期深入科研努力而诞生的成果。

POC 和 LOC 技术概述


“即时护理检测(POCT)” 指在患者家中或传统医疗机构以外的场所进行的诊断和医学检测。与在实验室进行的传统诊断流程不同,POCT 能快速、实时地给出结果,对患者的准确诊断和治疗意义重大。POC 设备要实现对患者友好的诊断,就必须具备高度便携性,并能快速生成可靠结果。LOC 技术则是将实验室操作转移到微型化平台(芯片集成在手持设备中),把实验室流程浓缩到芯片大小。本质上,LOC 系统融合了生物传感器、电子学、流体学和光学技术 。

生物医学应用的 POC 和 LOC MIP 基电化学传感器


MIP 基传感器的一大重要特性是可兼容性,使其能与现有平台有效结合,实现强大的识别功能。与天然材料相比,合成的 MIP 稳定性强、坚固耐用且可重复使用,因此在生物传感器等领域应用广泛。通常,将 MIP 集成到传感器中有两种传统方法。第一种是把预先制备好的 MIP 颗粒物理捕获,固定在裸传感器表面。

结论和未来趋势


作为疾病诊断的医学检测手段,POC 分子检测在个性化医疗中极具潜力。近年来,受 COVID-19 疫情影响,对快速检测试剂盒的需求大幅增长,随着市场规模扩大,对各类检测设备的需求也与日俱增。开发可靠且高灵敏度的传感器平台,用于识别目标生物标志物,有助于多种疾病的诊断和监测。未来,MIP 基电化学传感器有望在 POC 和 LOC 系统中发挥更大作用,推动生物医学诊断领域不断向前发展,为全球医疗健康事业带来更多福祉 。

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