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本文聚焦结核病（TB）检测，介绍电化学生物传感器在其中的应用。传统诊断方法存在诸多局限，电化学生物传感器凭借高灵敏度、快速检测等优势崭露头角。文中阐述其检测原理、关键技术及面临挑战，为 TB 诊断技术发展提供思路。
引言
结核病（TB）是全球重大健康挑战，每年导致大量死亡，对低收入和中等收入国家影响尤甚。早期诊断和治疗对控制 TB 传播、降低死亡率至关重要，但现有诊断方法问题重重。
传统诊断方法，像痰涂片显微镜检查，虽简单便宜但灵敏度低，在肺外结核或 HIV 合并感染时效果不佳；基于培养的方法虽为金标准，灵敏度高，却需数周出结果，耽误治疗；核酸扩增检测（NAATs）如 GeneXpert MTB/RIF 检测，快速准确，可成本高昂，依赖复杂实验室设施，在高负担地区难以普及 。
电化学生物传感器应运而生，它融合生物识别元件（如抗体、酶、核酸等）与电化学换能器检测特定分析物，具有高灵敏度、特异性和快速响应的特点，便携、成本效益高，能实时出结果，适用于现场护理（POC）检测。纳米技术、材料科学和生物工程的发展推动了其进步，纳米材料（如金纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯）的应用提升了传感器性能，新型生物识别元件（如适体、分子印迹聚合物）拓宽了可检测的 TB 生物标志物范围，包括结核分枝杆菌（Mtb）的 DNA、蛋白质和代谢物等。而且，电化学生物传感器能与数字技术结合，实现实时数据共享和远程监测，为 TB 防控助力。
诊断生物标志物
活动性 TB 检测的诊断生物标志物
活动性结核病的生物标志物包括病原体特异性和宿主反应指标。基于病原体的检测聚焦于在患者样本中识别结核分枝杆菌（Mtb）成分，检测血液和尿液中的 Mtb DNA 比传统培养法检出率更高。尿液中脂阿拉伯甘露聚糖（LAM）检测虽目前效果有限，但对免疫受损的 HIV 患者意义重大。
监测 TB 治疗效果：当前生物标志物
监测结核病治疗效果颇具挑战，肺外结核无法用传统痰检。Xpert MTB/RIF 检测灵敏度高，但在识别培养阳性病例时特异性不足，其定量测量与治疗效果的关联也有待进一步研究 。
识别潜伏性结核感染：生物标志物方法
潜伏性结核感染（LTBI）通过检测特异性免疫反应诊断，无活动性疾病体征。目前主要依靠干扰素 -γ 释放试验（IGRAs，如 QuantiFERON TB Gold（QFT-GIT）和 T-SPOT.TB）和结核菌素皮肤试验（TSTs），结合无活动性 TB 的影像学证据和细菌分离阴性结果进行判断。
结核病疫苗研究中的生物标志物：从细胞反应到保护作用
在 TB 疫苗小鼠模型中，多功能 T 细胞作为保护性生物标志物表现出前景，但在人体中的相关性更为复杂。卡介苗（BCG）接种婴儿研究和 MVA85A 疫苗试验未发现多功能 T 细胞与保护作用的关联，活动性 TB 患者体内多功能 T 细胞频率增加，表明其无法可靠指示人体疫苗诱导或自然产生的保护作用。辅助性 T 细胞 17（Th17 细胞）在结核病发病机制中作用显著。
结核病诊断
传统诊断方法
痰涂片显微镜检查是常用的结核病诊断方法，通过用特定染料（如萋 - 尼氏染色或金胺 - 罗丹明染色）对疑似 TB 患者的痰样本染色，在显微镜下查找抗酸杆菌（AFB）。该方法简单、便宜、出结果快，但灵敏度有限。
当前诊断方法的局限性
现有 TB 诊断面临诸多挑战，传统培养法耗时久，新型核酸扩增检测在资源有限的高 TB 流行地区难以获取。检测的灵敏度和特异性也存在问题，显微镜检查在 HIV 阳性患者和肺外结核中效果欠佳。
电化学生物传感器的出现
鉴于现有 TB 诊断方法的不足，急需集快速、灵敏、特异、经济和易用为一体的创新方法，电化学生物传感器成为解决这些问题的希望。它利用电化学原理检测生物相互作用，能在数分钟到数小时内完成检测，比传统方法快得多。
电化学生物传感器
电化学生物传感器革新了现代医学诊断，其基于电化学原理，能精确高效地识别和测量生物分子，凭借超高灵敏度可检测极微量疾病指标。
用于结核病检测的电化学生物传感器
电化学生物传感多采用安培生物传感器，因其能有效检测酶产生的电活性化合物，与其他电化学方法相比，检测限和灵敏度更优。安培法和伏安法的主要区别在于电位应用方式，伏安法检测不同电位范围的电流响应，安培法测量固定电位下的电流。
结论与展望
电化学生物传感器是结核病诊断领域的变革性技术，它结合了超高灵敏度和高效的操作性能。借助先进纳米材料和复杂的信号放大技术，研究人员极大拓展了 TB 检测的可能性。然而，该技术在发展和应用中仍面临灵敏度、特异性、可扩展性和监管审批等挑战。未来，进一步优化传感器性能、提高检测准确性、实现大规模生产并通过监管审批，将推动电化学生物传感器在结核病诊断中广泛应用，助力全球抗击结核病的斗争，为控制这一全球性健康威胁提供有力支持。
