综述：纳米生物传感器在寄生虫感染诊断中的革命性应用：改善全球健康的批判性综述及未来挑战展望

这篇综述系统评述了纳米生物传感器（nanobiosensors）在疟原虫（Plasmodium）、利什曼原虫（Leishmania）、棘球蚴（Echinococcus）、血吸虫（Schistosoma）和绦虫（Taenia）等重大寄生虫病诊断中的应用进展。通过整合量子点（QDs）、金纳米颗粒（AuNPs）和碳纳米管（CNTs）等纳米材料，该技术显著提升了生物标志物（如PfHRP2、kDNA）检测的灵敏度（达fM级）和时效性（<30分钟），为传统诊断方法（ELISA/PCR）提供了革命性替代方案。文章还探讨了规模化生产、生物基质干扰等挑战，并展望了多重检测（multiplex）和芯片实验室（lab-on-a-chip）技术的未来发展方向。

　　

引言

寄生虫感染仍是全球重大公共卫生问题，传统诊断技术如显微镜检查、酶联免疫吸附试验（ELISA）和聚合酶链反应（PCR）存在灵敏度低、耗时长等局限。纳米生物传感器通过整合纳米材料与生物识别元件，可实现对寄生虫抗原或遗传物质的超敏检测（检测限达10^-18
M），为早期诊断提供新途径。

纳米生物传感器技术原理

纳米生物传感器利用量子点（QDs）、金纳米颗粒（AuNPs）、碳纳米管（CNTs）等材料的独特光学/电化学特性，通过表面功能化修饰（如抗体、DNA探针）实现靶标特异性识别。以表面等离子体共振（SPR）技术为例，其可检测折射率微小变化，对寄生虫分泌产物（ESPs）的检测灵敏度较传统方法提升10倍。电化学传感器通过测量电子转移阻力变化，可在20分钟内完成疟原虫感染红细胞（10²
-10⁸
cells/mL）的定量分析。

原虫感染诊断应用

疟疾诊断：

• 金电极纳米传感器检测疟原虫富组氨酸蛋白2（PfHRP2），血清样本检测限达40 pg/mL
• 长程表面等离子体共振（LRSPR）生物传感器可区分疟原虫裂殖体（RI=1.371）、滋养体（RI=1.381）等发育阶段，成像灵敏度提升86倍
• 便携式光遗传生物传感器通过磁纳米颗粒组装解体机制，实现线粒体DNA快速扩增检测

利什曼病诊断：

• 金纳米探针（AuNP-Probe）靶向ITS2片段，扩增法灵敏度达16 fg/μL，与qPCR相当
• 铜纳米颗粒（CuNPs）传感器通过检测呼气挥发性有机物，对皮肤利什曼病（CL）诊断特异性达100%
• 硫化镍（NiO）薄膜DNA传感器对杜氏利什曼原虫18S rRNA的线性检测范围为2 pg/mL-2 μg/mL

蠕虫病诊断突破

囊型包虫病：
壳聚糖-金纳米颗粒免疫斑点法可检测0.3 mg/mL的抗原B（AgB），信号强度与抗体滴度呈正相关

绦虫病：
局域表面等离子体共振（LSPR）生物传感器采用金纳米颗粒（AuNPs），对猪带绦虫抗原检测限<0.1 μg/mL

血吸虫病：

• 丝虫抗原（SWA）修饰的丝网印刷电极可检测0.038 ng/mL抗体
• 巯基苯甲酸（MBA）自组装膜传感器对曼氏血吸虫DNA的脑脊液检测限为0.685 pg/μL

挑战与未来方向

当前面临纳米材料毒性（如镉系QDs）、热带环境稳定性（>40°C时抗体失活）等瓶颈。解决方案包括：

1. 聚乙二醇（PEG）涂层增强纳米颗粒生物相容性
2. 多重检测平台同步识别疟原虫pLDH/利什曼原虫kDNA等组合标志物
3. 智能手机集成式设备实现远程数据传输，结合机器学习算法提升检测准确性

结论

纳米生物传感器通过检测寄生虫特异性生物标志物（如PfHRP2、SEA抗原），将诊断灵敏度提升至传统方法的1000倍，检测时间缩短至分钟级。尽管存在标准化和成本挑战，该技术有望通过微流控芯片和物联网（IoT）整合，重塑寄生虫病防控体系。