综述：石墨烯衍生物强化多分析物识别在心血管健康评估中的最新进展

这篇综述系统阐述了石墨烯衍生物（Graphene Derivatives）增强的多重生物传感器（multiplexed biosensors）在心血管疾病（CVD）诊断中的突破性进展。文章重点探讨了石墨烯材料的生物相容性、电子信号转导特性及其对心脏标志物（cardiac biomarkers）快速检测的性能优化，为即时检测（POCT）提供了低成本解决方案，同时指出该技术临床转化面临的挑战与发展方向。

　　

Abstract

心血管疾病全球流行趋势催生了低成本即时监测技术的迫切需求。基于石墨烯衍生物（如氧化石墨烯GO、还原氧化石墨烯rGO）的多重生物传感器，凭借其超高比表面积和优异电导率，实现了对心肌肌钙蛋白（cTnI）、脑钠肽（BNP）等关键标志物的同步检测。研究显示，石墨烯的π-π堆叠效应可显著提升抗体固定效率，其表面官能团修饰使检测限（LOD）达到fM级，较传统ELISA技术灵敏度提升3个数量级。

石墨烯的转导机制

石墨烯的二维蜂窝状晶格结构赋予其独特的电化学特性：载流子迁移率高达200,000 cm²/V·s，可实现生物分子结合事件的实时信号转换。通过场效应晶体管（FET）构型设计的传感器，在血清样本中成功实现了<10分钟的快速检测，其电流响应与标志物浓度呈线性相关（R²>0.99）。

多重检测策略

最新开发的微流控芯片整合了垂直排列的石墨烯纳米片（VGNS），可同步分析5种标志物。其中，cTnI/CRP/MYO三联检测模块的交叉反应率<2%，显著优于传统金电极（~15%）。研究特别强调，石墨烯量子点（GQDs）的表面等离子体共振（SPR）增强效应，使动态检测范围扩展至0.1-10⁴ pg/mL。

临床转化挑战

尽管实验室环境下取得突破，但批量生产的石墨烯批次差异性（层数波动±15%）仍影响传感器一致性。动物实验显示，纳米片边缘未修饰的羟基可能导致约7%的假阳性率。专家建议通过原子层沉积（ALD）技术进行表面钝化处理以提升稳定性。

未来展望

第三代石墨烯基传感器正探索机器学习辅助的信号去卷积算法，以应对复杂生物样本干扰。大规模临床试验（N=1,200）初步证实，该技术可使急性心梗诊断时间缩短至急诊科常规流程的1/3，单次检测成本控制在5美元以下。产业界预测，随着卷对卷（roll-to-roll）制备工艺成熟，未来5年内有望实现家用化检测设备量产。