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卡马西平（CBZ）过量易引发安全问题，需便捷监测其水平。研究人员开发多模式 Apta-Chip，基于绿色分析化学原理，结合聚苯胺（PANI）电致变色行为与适配体（Apt）选择性，实现 CBZ 电化学（LDR 1 fM~900 nM，LOD 333.33 aM）和视觉检测，具临床应用潜力。
在现代医疗领域，精准监测药物在生物体内的浓度是保障用药安全与疗效的关键环节。卡马西平（Carbamazepine, CBZ）作为一种经美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物，被广泛用于控制神经系统和大脑的异常神经冲动，对神经病理性疼痛、精神分裂症和双相情感障碍等均有治疗作用。然而，其治疗浓度范围狭窄（约 16.9-50.8 μM），过量使用不仅可能导致青少年产生欣快感，还可能引发肝毒性、史蒂文斯 - 约翰逊综合征、幻觉、昏迷甚至死亡，相关 overdose 导致的自杀案例也时有报道。因此，从法医学和临床安全的角度出发，亟需一种无需复杂设备即可对人体生物流体中 CBZ 水平进行便捷监测的方法。传统的分析技术，如基于色谱、分光光度法和电化学的方法，虽有一定准确性，但大多存在试剂用量大、需使用有毒化学物质、操作步骤繁琐以及依赖复杂昂贵设备等问题，难以满足便携式现场检测（Point of Care Test, PoCT）的需求。尽管电化学适配体传感器因对目标物的高亲和力可克服复杂样品分析中的常见干扰，但开发可在集中实验室外由非技术人员快速、直观测量 CBZ 的便携式适配体传感器仍面临挑战。在此背景下， Semnan University 和 Farhangian University 的研究人员开展了相关研究，旨在开发一种高选择性、可视化的适配体传感界面，以实现 CBZ 的便捷检测，该研究成果发表在《Analytica Chimica Acta》。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：基于绿色分析化学（Green Analytical Chemistry, GCA）原理，将适配体（Aptamer, Apt）序列嫁接到修饰有聚苯胺（Polyaniline, PANI）纳米层的可扩展氧化铟锡（Indium Tin Oxide, ITO）电极上，构建多模式适配体芯片（Apta-Chip）。利用分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟研究适配体序列与 CBZ 结合时的构象变化，并通过电化学测量（如监测电流和电阻变化）以及视觉检测（基于 PANI 不同氧化态的颜色变化）对 CBZ 进行分析。
检测原理与性能
Apta-Chip 的工作基于适配体传感界面在 CBZ 存在下的电阻变化，以提供电化学和光学响应。向 PANI-ITO 表面施加 +0.2 V 的恒定电位 10 s 时，电极的电致变色行为会引起电流响应，颜色也会从黄色变为蓝色。将 CBZ 孵育在嵌入的适配体传感界面上会增加表面的电阻，导致电流减小和电阻增大，从而实现电化学检测。通过实验得出，该方法对 CBZ 的线性动态范围（Linear Dynamic Range, LDR）为 1 fM 至 900 nM，检测限（Limit of Detection, LOD）为 333.33 aM，展现出高灵敏度。
视觉检测能力
由于 PANI 在不同浓度的 CBZ 存在下具有不同的氧化程度，Apta-Chip 表面会呈现从深蓝色到绿色和黄色的彩虹色切换，分别对应低、中、高浓度的 CBZ。这种基于颜色变化的视觉检测方式无需复杂设备，通过肉眼或智能手机即可实现快速判断，为现场检测提供了便利。
适配体与 PANI 的结合机制
适配体序列通过戊二醛（Glutaraldehyde, GA）连接剂高密度共价接枝到 PANI 的胺基（NH?）上，赋予了传感界面高选择性。分子动力学模拟证实，适配体序列在与 CBZ 孵育时会发生构象变化以捕获目标分子，这一过程进一步验证了适配体与 CBZ 结合的特异性和有效性。
生物相容性与应用验证
该研究采用安全且生物相容性好的化学物质构建 Apta-Chip，其可扩展、小型化的尺寸以及用户友好的方法学，不仅确保了其作为临床即时检测（Point of Care, PoC）设备的适用性，而且通过绿色化学国际指标验证了在人体生物流体（尤其是尿液和唾液）中检测 CBZ 的可行性，为非侵入性临床样本检测提供了新途径。
研究结论与意义
本研究成功开发了一种基于 ITO 与 PANI 集成的可扩展智能适配体传感界面 ——Apta-Chip，结合了适配体的高选择性和 PANI 的电致变色特性，实现了对 CBZ 的高灵敏度电化学检测和直观的视觉检测。该方法克服了传统分析技术的诸多局限性，具有操作简便、无需复杂设备、生物相容性好等优点，为 CBZ 的临床监测和现场检测提供了一种高效、便捷的解决方案。此外，该研究为其他分析物的可视化家庭检测试剂盒开发提供了有前景的方向，有望推动适配体传感器在生命科学和健康医学领域的广泛应用。
