综述：硼酸功能化材料的设计合成及其在高性能疾病标志物传感器中的应用进展

这篇综述系统阐述了硼酸功能化材料（BAFMs）的设计合成策略及其在疾病标志物检测中的前沿应用。通过荧光（fluorescence）、表面增强拉曼散射（SERS）、电化学（electrochemical）和动态光散射（DLS）等多技术联用，BAFMs凭借硼酸-顺式二醇（boronic acid-cis-diol）的高亲和力识别特性，为糖蛋白、酶、代谢物等标志物的高灵敏度检测提供了创新解决方案。

　　

硼酸功能化材料的设计与合成

硼酸功能化材料（BAFMs）是一类通过共价键或表面修饰将硼酸基团整合到有机分子、金属/金属氧化物、碳材料、框架材料（如MOFs）和聚合物中的功能材料。其核心优势在于硼酸基团与顺式二醇的可逆共价结合特性，这种相互作用在生理pH条件下仍保持高稳定性，为疾病标志物的特异性捕获奠定了基础。例如，硼酸修饰的量子点（QDs）通过电子转移效应实现荧光猝灭，而金纳米颗粒（AuNPs）则通过表面等离子共振（SPR）增强拉曼信号。

传感器设计策略

BAFMs传感器的构建主要依赖两种机制：一是利用硼酸与顺式二醇的定向结合触发信号变化（如荧光恢复或电化学电流改变）；二是通过靶标介导的纳米材料聚集/解聚产生可读信号。典型案例如下：

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  荧光传感器：硼酸功能化碳点（CDs）与唾液酸结合后，因分子内电荷转移（ICT）导致荧光红移，实现肿瘤标志物CA125的纳摩尔级检测。

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  SERS传感器：AuNPs表面修饰的硼酸捕获葡萄糖后，拉曼信号增强因子达10⁸，显著提升检测限。

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  电化学传感器：基于硼酸修饰的MXene电极，通过过氧化氢（H₂O₂）催化氧化反应实现多巴胺的皮摩尔级检测。

疾病标志物检测应用

BAFMs传感器已成功应用于五大类标志物检测：

1. 1.

   糖蛋白类：如血红蛋白A1c（HbA1c）的糖尿病监测；

2. 2.

   酶类：通过抑制碱性磷酸酶（ALP）活性检测肝功能障碍；

3. 3.

   代谢物：尿酸（UA）的双模式传感阵列；

4. 4.

   激素：皮质醇的微流控芯片即时检测（POCT）；

5. 5.

   外泌体：CD63蛋白标记的肿瘤液态活检。

挑战与展望

当前BAFMs面临三大瓶颈：复杂生物样本中的抗干扰能力不足、长期稳定性待提升、标准化制备工艺缺失。未来突破方向包括：开发双硼酸"分子钳"增强选择性、引入机器学习优化传感器阵列、推动纸基/可穿戴设备的产业化。正如综述所强调，BAFMs在疾病早期诊断领域的商业化落地，仍需化学、材料学与临床医学的深度交叉融合。