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急性心肌梗死（MI）诊断依赖 cTnI 精准检测，现有 POC 技术灵敏度不足。本研究开发锁核酸适配体 - 磁性纳米颗粒结合 SERRS 的检测方法，实现 cTnI 检测限 0.403 ng/L，临床样本分类准确率超 83%，为 MI 快速诊断提供新工具。
心脏，这个日夜跳动的 “生命泵”，一旦遭遇危机便可能引发致命后果。急性心肌梗死（Acute Myocardial Infarction, MI），也就是常说的 “心梗”，如同潜伏在人体内的危险杀手 —— 当心脏供血被阻断，心肌细胞会在短短几分钟内开始凋亡。据美国心脏协会数据，美国每年约 80.5 万人遭遇心梗，每 40 秒就有一人发病，12% 的患者会因此失去生命。尽早识别心梗信号成为挽救生命的关键。
目前，心电图（Electrocardiogram, ECG）是心梗诊断的第一步，对 ST 段抬高型心梗（STEMI）的识别准确率可达 95%-97%，但对非 ST 段抬高型心梗（NSTEMI）的灵敏度仅约 30%。此时，血液中心肌肌钙蛋白 I（Cardiac Troponin I, cTnI）等生物标志物的检测成为重要补充。cTnI 是心肌损伤的特异性指标，其浓度超过临床阈值（40 ng/L）即提示心梗可能。然而，传统检测依赖大型实验室设备，基层和资源有限地区难以快速获取结果，而现有即时检测（Point-of-Care Testing, POC）技术因灵敏度不足，难以捕捉早期低水平的 cTnI 升高（如 < 20 ng/L），导致漏诊风险增加。
为突破这一困境，来自相关研究机构的科研团队开展了一项创新研究，其成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》。研究团队开发了一种基于锁核酸适配体（Locked Aptamer）- 磁性纳米颗粒的新型 POC 检测系统，结合等温非酶杂交链反应（Hybridization Chain Reaction, HCR）和表面增强共振拉曼散射（Surface-Enhanced Resonance Raman Scattering, SERRS）技术，旨在实现 cTnI 的高灵敏度、高特异性检测，为心梗的早期诊断提供更便捷的工具。
研究主要采用了以下关键技术方法：
- 锁核酸适配体设计：构建 “分子信标” 结构，通过锁定序列稳定适配体构象，仅在结合 cTnI 时触发结构展开，释放杂交链反应启动序列。
- 等温非酶 HCR 扩增：无需酶催化，通过靶标触发的互补发夹链自组装实现信号放大，避免温度敏感酶的使用。
- SERRS 检测平台：利用磁性纳米颗粒结合拉曼报告分子，通过光纤系统实现便携式高灵敏度信号读取。
- 临床样本验证：纳入 37 例临床样本（包括健康人和 AMI 患者），结合机器学习（随机森林模型）进行分类分析。
研究结果
1. 检测性能验证
在 25 μL 血清样本中，该方法对 cTnI 的检测限（Limit of Detection, LOD）为 0.403 ng/L，定量限（Limit of Quantification, LOQ）为 1.22 ng/L，动态检测范围覆盖 0.5 ng/L 至 50,000 ng/L，显著低于临床诊断阈值（40 ng/L），表明其对早期低水平 cTnI 的检测能力。
2. 临床样本分类效能
通过对临床样本的 SERRS 光谱分析，结合随机森林模型与局部可解释模型无关解释（LIME）特征选择，实现了对健康与患病样本的准确分类，准确率达 83%，召回率（灵敏度）为 91%，F1-score 和 ROC AUC 等指标均表现优异，证明了该方法在实际临床场景中的有效性。
3. 技术优势分析
与传统免疫传感器相比，锁核酸适配体设计显著提升了抗温度干扰能力，减少非特异性结合；非酶 HCR 避免了复杂样本预处理和酶稳定性问题；SERRS 技术的信号放大能力较传统拉曼散射提升多个数量级，确保微量靶标的检测。
研究结论与意义
本研究开发的锁核酸适配体 - 磁性纳米颗粒检测系统，通过多技术协同创新，成功实现了 cTnI 的高灵敏度（LOD 0.403 ng/L）、高特异性检测，并在临床样本中展现了可靠的分类性能（准确率 > 83%）。该方法无需大型设备，操作简便，适用于基层医疗和资源有限环境，为心梗的早期快速诊断提供了新范式。其核心价值在于：
- 突破 POC 技术瓶颈：解决了传统 POC 检测灵敏度不足的问题，可捕捉早期低水平 cTnI 变化，助力心梗 “早发现、早干预”。
- 提升诊断效率：结合便携式 SERRS 设备，有望实现床边即时检测，缩短诊断时间，优化患者分诊流程。
- 推动精准医疗：通过机器学习模型的引入，为生物标志物检测与智能诊断的结合提供了新思路，具有广泛的临床转化潜力。
该研究不仅为心梗诊断技术的发展提供了重要参考，也为其他低丰度生物标志物的 POC 检测开辟了新路径，有望在未来临床实践中发挥重要作用。
