综述:电化学分子印迹聚合物传感器在病毒诊断中的应用:创新、挑战与案例研究

【字体: 时间:2025年06月09日 来源:Biosensors and Bioelectronics 10.7

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了分子印迹聚合物(MIPs)作为抗体替代物在电化学病毒传感器中的优势,包括低成本、高稳定性及与纳米材料(如碳纳米管、量子点)的协同增效作用。通过10种病毒案例(如SARS-CoV-2、登革热病毒)和41项实验数据,论证MIPs传感器在快速检测中的潜力,并探讨其未来挑战与优化方向。

  

电化学分子印迹聚合物传感器在病毒诊断中的突破与挑战

有效病毒诊断的重要性
病毒性疾病对全球健康构成严峻威胁,从COVID-19大流行到埃博拉病毒的高致死率(25-90%),快速精准的诊断技术成为防控关键。传统方法如抗体检测成本高且稳定性差,而分子印迹聚合物(MIPs)因其仿生识别特性(类似抗体-抗原结合)和耐极端环境能力,成为新兴解决方案。

MIPs与电化学传感器的整合
MIPs通过模板分子(如病毒颗粒或表面蛋白)在聚合物基质中形成特异性空腔,结合电化学信号转换(如电流、阻抗变化),实现高灵敏度检测。例如,与金属有机框架(MOFs)复合的MIPs传感器可将检测限降低至fM级别,媲美PCR技术但耗时更短。

典型病毒检测案例

  • SARS-CoV-2:基于刺突蛋白MIPs的传感器在唾液中检出限达0.8 pg/mL,优于ELISA。
  • 登革热病毒:使用NS1蛋白印迹的传感器实现血清样本中10-12
    M的高选择性。
  • 寨卡病毒:量子点标记MIPs通过荧光-电化学双信号放大,区分相似病毒(如基孔肯雅热)。

现存挑战与未来方向
尽管MIPs传感器在实验室表现优异,但批量生产的一致性、复杂样本(如全血)的抗干扰能力仍需优化。未来或可通过人工智能辅助设计MIPs结构,结合微流控技术实现床边检测(POCT)。

结论
MIPs传感器以其可定制性、低成本和对新兴病毒的快速响应能力,有望成为下一代病毒诊断工具,但需跨学科合作解决规模化生产与临床验证瓶颈。

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