综述：基于适配体的生物传感器：从SELEX到生物医学诊断

这篇综述系统总结了DNA适配体（aptamer）在生物传感器领域的突破性进展，涵盖从指数富集配体系统进化（SELEX）技术优化到穿戴式医疗设备的应用创新。文章重点探讨了库固定化捕获-SELEX（capture-SELEX）对短链高亲和力适配体的筛选优势，以及多价适配体（polyvalent aptamer）和慢解离速率适配体（SOMAmers）在蛋白检测中的突破。通过分析适配体在葡萄糖、乳酸等小分子连续监测（如微针传感器）和细胞表面标志物识别（如DiDS技术）的应用案例，揭示了适配体技术如何推动个性化医疗和即时诊断（POCT）发展。

　　

适配体技术革命：从分子识别到医疗变革

Abstract
DNA适配体凭借卓越的结合特性、稳定性、可编程结构和易修饰性，成为开发生物传感器的理想材料。近年来，高质量适配体筛选、结合机制研究和便携式传感器开发取得显著进展，特别是在连续体内监测和穿戴设备领域。

Capture-SELEX for small molecule binding aptamers
传统靶标固定化方法筛选小分子适配体存在局限性，如乙醇胺和砷酸盐适配体因固定化方式改变靶标结构导致假阳性。库固定化捕获-SELEX技术通过杂交固定DNA库，使用游离靶分子洗脱，成功获得100多种具有明确二级结构的短链适配体。比较四环素、雌二醇和氯霉素适配体发现，捕获-SELEX所得适配体长度仅40 nt且具有末端茎环结构，而传统方法产物长达70-100 nt且难以截短。等温滴定量热法（ITC）和DNA链置换反应被证实是测定解离常数（K_d）最可靠方法，而金纳米颗粒（AuNP）聚集实验易受靶标-AuNP相互作用干扰。

Wearable and in vivo biosensors based on aptamers for small molecule detection
亚甲蓝（MB）标记的电化学适配体传感器成为穿戴设备主流设计。Bakhshandeh团队开发的葡萄糖/乳酸微针传感器通过穿透猪皮肤实现3天连续监测，动态范围覆盖生理浓度（葡萄糖3.9-5.6 mM，乳酸1-2 mM）。Shaoguang的琼脂糖包被传感器更突破性地实现尾静脉植入，在血液、肌肉等复杂环境中稳定工作。Lin课题组设计的μNEAB-patch通过柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）层包裹金纳米颗粒微针，可实时监测10 μM妥布霉素。

有趣的是，Dauphin-Ducharme团队发现MB可能竞争性占据可卡因适配体MN19的结合位点，提出"MB-靶标亲和力比较"新机制。场效应晶体管（FET）技术为穿戴设备提供新思路，Wang团队在聚酯薄膜上构建的石墨烯FET传感器可检测5 fM TNF-α，经受500次弯曲仍保持性能。

Aptamers for proteins
针对蛋白质检测，多价适配体展现出独特优势。Zhou设计的环形双价花生过敏原Ara h1适配体（K_d=36 nM）比单价截短体亲和力提高83倍。Rahman开发的SARS-CoV-2 RBD双价适配体（IC₅₀=47 nM）通过结合ACE2受体有效抑制假病毒感染。Li团队更进一步，利用刺突蛋白三聚体对称性构建三价适配体，对8种变异株的结合力达8.8-23.7 pM，比母体单价适配体（2-10 nM）提高百倍。

SOMAmers通过引入氨基酸侧链类似物扩大化学多样性，其慢解离特性（slow off-rate）可实现复杂样本中稀有蛋白检测。如图6所示的双步捕获法，结合多阴离子竞争剂去除非特异性结合，使glypican-3等低丰度蛋白的临床检测成为可能。

Aptamers for cells
Wu团队开发的数字DNA测序（DiDS）技术革新了细胞-SELEX。单轮筛选后引入独特分子标识符（UMI），成功识别出卵巢癌细胞表面低丰度蛋白的纳米级亲和力适配体（OVCAR系列）。与传统15轮筛选导致80%序列富集单一高丰度靶标相比，DiDS保持了序列多样性。单细胞测序与UMI结合，通过均匀流形近似投影（UMAP）可视化五种细胞系的独特结合模式，为精准医学提供新工具。

Conclusions and Future Directions
适配体领域正面临三大机遇：1）理解复杂溶液中的性能表现，解决信号漂移和表面污染问题；2）开发新型信号转导机制，如双频比率传感消除背景干扰；3）加强问题导向研究，推动诊断产品转化。从基础研究到临床应用，适配体技术正在重塑生物医学检测的格局。