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该综述聚焦神经退行性疾病（NDs）诊断难题，介绍以聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物及水凝胶纳米复合材料构建的电化学传感器，其在检测 Tau 蛋白、淀粉样 β（Aβ）、α- 突触核蛋白（α-Syn）等生物标志物中的应用，探讨技术局限与临床转化前景。
神经退行性疾病（NDs）如阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、多发性硬化（MS）等，以神经元和轴突逐渐功能障碍及损伤为特征，早期准确诊断对治疗至关重要。传统诊断技术如聚合酶链式反应（PCR）、酶联免疫吸附测定（ELISA）等存在耗时、昂贵等不足，电化学 biosensing 因高选择性和灵敏度成为热门替代方案。
聚合物基电化学传感器的材料与优势
导电聚合物（CPs）在电化学传感领域潜力显著，聚吡咯（PPy）、聚苯胺（PANI）、聚（3,4 - 乙撑二氧噻吩）（PEDOT）和聚噻吩常被视为构建电化学传感器的最佳导电聚合物之一。其具有高导电性、快速电子转移能力、电荷存储容量、氧化还原可逆性、相对生物相容性及用于定向生物分子锚定的官能团等特性，为生物检测系统提供了有效性和可靠性。例如，PPy 可作为电沉积金纳米颗粒（AuNPs）的基质，实现低分子聚集和最大表面积。
水凝胶基电化学传感器因具有可膨胀的纳米 / 微孔水性三维结构，能固定电活性物质、全细胞和复杂组织模型，在植入式和可穿戴应用中具有潜力。水凝胶纳米复合材料（HNPs）通过结合纳米材料和水凝胶的特性，可提高传感器的信号稳定性、生物相容性、检测限（LOD）和低成本设计。如将硫醇化细胞朊蛋白（PrPC）肽探针固定在金（Au）纳米颗粒修饰的水凝胶电极上构建的淀粉样 β 寡聚体（AβO）生物传感器，基于电化学阻抗谱（EIS）可检测低至 0.1 pM 的 AβO。
传感器在不同神经退行性疾病诊断中的应用
阿尔茨海默病（AD）
AD 的主要生物标志物包括 Tau 蛋白、淀粉样 β（Aβ）等。传统检测方法如磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）成本高且早期敏感性低，脑脊液检测需侵入性操作。电化学传感器为此提供了新途径：
- 基于分子印迹聚合物（MIP）的传感器可特异性识别 Aβ 和 Tau 蛋白。如使用肽表位构建的针对 α- 突触核蛋白（α-Syn，PD 标志物）的电化学传感器，通过电聚合结合过渡金属二硫属化物（TMDs）提高导电性，检测限低至 0.5 fg/mL。
- 石墨烯基电化学免疫传感器可超灵敏检测 Aβ(1–42)，检测限达 1.4 pg/mL。
- 碳纳米管（CNT）修饰电极结合聚（香草醛 - 壳聚糖）可检测 α- 硫辛酸，其灵敏度和线性范围与 ELISA 试剂盒相当。
帕金森病（PD）
PD 与 α-Syn 聚集和多巴胺能神经元丢失相关。电化学传感器可检测相关生物标志物：
- 基于 MIPPy 的传感器可检测 DJ-1 蛋白（PD 敏感生物标志物），检测限为 1 nM，线性范围 1 nM 至 500 nM。
- 表面印迹聚合物（SIP）电化学阻抗谱（EIS）生物传感器可检测 α-Syn 聚集，检测限低至 5 pg/L，适用于唾液和血液等非侵入性样本检测。
- 聚多巴胺修饰的 MXene 复合传感器可检测 Tau-441，在间质液（ISF）中检测限为 2.3 fg/mL，检测时间约 32 分钟，成本低廉。
多发性硬化（MS）
MS 诊断依赖临床证据和副临床检查，如 MRI 和脑脊液中 IgG 寡克隆带检测。电化学传感器针对相关生物标志物开发：
- 基于适配体的纳米生物传感器可检测髓鞘碱性蛋白（MBP），如使用 LJM-5708 适配体的传感器在人工脑脊液中检测限为 0.65 ng/mL，与免疫传感器相当。
- 检测基质金属蛋白酶 - 9（MMP-9）的一次性传感器，通过阻抗测量跟踪酶对肽交联水凝胶膜的降解，检测范围 50 至 400 ng/mL，适用于家庭炎症监测。
亨廷顿病（HD）
HD 由 huntingtin（HTT）基因突变引起，目前缺乏有效治疗，早期诊断关键。虽电化学传感器用于 HD 检测的研究较少，但基于金属离子螯合和神经保护机制的研究显示潜力：
- 利用伏安法筛选与铜（Cu2?）结合的化合物，如 Bacopa 提取物可螯合 Cu2?，减少多聚谷氨酰胺（polyQ）蛋白聚集，恢复神经元功能。
- 基于 MXene 和金属氧化物半导体的传感器可检测挥发性有机化合物（VOCs），如乙醇胺（EA），对 HD 相关氧化应激监测有参考价值。
技术挑战与未来展望
尽管聚合物基电化学传感器在 NDs 诊断中展现优势，但仍面临挑战：
- 检测性能：复杂生物样本中的基质效应、非特异性吸附、电极污染等影响灵敏度和重复性。需通过纳米材料修饰（如 AuNPs、CNT）和表面功能化提高抗干扰能力。
- 稳定性与重复性：抗体（Abs）导电性差、适配体在复杂基质中的稳定性不足，需优化材料组合和制备工艺。分子印迹技术结合纳米材料可提高选择性和稳定性。
- 临床转化：缺乏统一的检测标准和商业化生产工艺，需推动标准化和大规模制造。如印刷技术与纳米材料结合实现 MIP 传感器的批量生产。
未来研究方向包括：
- 开发多模式传感器，同时检测多种生物标志物（如 Aβ、Tau、α-Syn），结合机器学习提高诊断准确性。
- 可穿戴和植入式传感器的实时监测，如集成电化学传感器与可穿戴惯性传感器，实时关联运动症状与生物标志物水平。
- 基于人工智能（AI）的数据分析，优化传感器设计和临床决策支持系统。
聚合物基电化学传感器凭借低成本、高灵敏度、便携性等优势，在神经退行性疾病的早期诊断和实时监测中具有广阔前景。通过材料创新、技术整合和临床验证，有望成为改善 NDs 诊断和治疗的关键工具。
