《Sensors and Diagnostics》：Early diagnosis of sepsis: next-generation electrochemical sensorsOpen Access
脓毒症的早期诊断和治疗分层需要能够在复杂生物样品中直接检测病原体来源信号和宿主反应生物标志物的快速、灵敏且临床可操作的分析系统。然而，有效的脓毒症诊断还需要考虑多种临床和分析参数，包括病原体身份、宿主炎症状态、疾病严重程度、生物标志物变异性、样品复杂性以及抗菌药物耐药性，后者由于耐药感染日益增多而变得愈发关键。在此，研究人员综述了用于脓毒症诊断的下一代电化学传感策略，包括用于病原体鉴定和抗菌药物耐药基因的基于核酸的基因传感器（genosensors）、用于宿主生物标志物的适配体（aptamer）和抗体传感器，以及新兴的识别和策略元件，如抗体片段（antibody fragments）、纳米抗体（nanobodies）、多肽（peptides）和分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers, MIPs）。研究人员全面讨论了先进的电化学转导方法，涵盖阻抗谱（impedance spectroscopy）、伏安法（voltammetry）、方波伏安法（square-wave voltammetry）和电化学发光（electrochemiluminescence, ECL），以及基于纳米复合材料、纳米颗粒、微电极和肽基界面的信号增强和抗 fouling 策略。此外，研究人员重点介绍了电化学生物传感器与微流控和即时检测（point-of-care, POC）平台集成的最新进展，以实现快速样品处理、多重检测、全血分析、便携式仪器和连续监测。来自更广泛传感应用的实例说明了可能转化至电化学脓毒症诊断的策略。研究人员特别关注了限制临床转化的剩余障碍，包括低病原体载量、患者样品中的生物污染（biofouling）、样品制备要求、器件可扩展性、长期稳定性以及在真实脓毒症队列中的验证。本综述为用于脓毒症早期诊断和个体化患者管理的可抛弃型、集成化且临床可转化的电化学生物传感平台的合理设计和进一步开发提供了实用且具有指导意义的参考。
**引言**
脓毒症是由感染引起的宿主反应失调所导致的复杂且快速演变的临床综合征，可进展为器官功能障碍和多器官衰竭。尽管重症监护医学和抗菌治疗取得重大进展，脓毒症仍然构成沉重的全球健康负担。据世界卫生组织估计，全球每年约发生4900万例脓毒症，导致近1100万人死亡，约占全球死亡率的20%。由于中低收入国家存在漏报和医疗基础设施有限，这些数字可能低估了真实疾病负担。此外，早期检测的局限、临床表现的异质性以及漏报持续掩盖了其完整的流行病学影响。
菌血症及后续脓毒症管理中的一个主要挑战是及时准确地识别致病病原体和相关宿主反应。脓毒症可由多种微生物病原体触发，包括细菌、病毒和真菌。常见病原体包括金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）、大肠杆菌（*Escherichia coli*）、单纯疱疹病毒、流感病毒和机会性真菌白色念珠菌（*Candida albicans*）。尽管病原体多样，血培养仍是诊断血流感染的临床金标准。然而，该方法存在固有局限性：脓毒症患者中病原体浓度通常极低，典型为1–10菌落形成单位每毫升（CFU mL
?1），严重制约检测灵敏度；血培养需要较大样本量以提高诊断阳性率，在儿科或危重患者中难以获取；细菌可能处于活的但不可培养状态（viable but non-culturable, VBNC），培养期间浓度不增加；多数与脓毒症相关的病毒需要常规临床微生物学无法获得的特殊细胞系培养系统，或更适合通过分子方法检测。
其他因素进一步使基于培养的诊断复杂化。既往使用抗生素可显著降低培养灵敏度，导致假阴性和病原体鉴定延迟。2026年拯救脓毒症运动（Surviving Sepsis Campaign）建议尽早启动抗菌治疗，理想情况下脓毒症休克成人患者应在1小时内，无休克的脓毒症成人患者应在3小时内。此外，培养依赖的工作流程本身耗时，通常需要24–72小时进行微生物生长，之后还需额外时间进行物种鉴定和药敏试验。因此，在脓毒症早期最关键阶段的临床决策常依赖于不完整的微生物学信息。
大量脓毒症病例最终为培养阴性，估计40–60%的患者缺乏微生物学感染确认。这种诊断不确定性具有重要临床后果。在缺乏快速病原体鉴定的情况下，临床医生常启动经验性广谱抗生素治疗。尽管该策略对即时患者管理至关重要，但增加了抗菌药物覆盖不当和靶向不佳的风险，促进抗菌药物耐药性的出现，并使患者暴露于不必要的药物相关毒性。此外，缺乏病原体特异性信息限制了靶向和个体化治疗策略的实施。
为解决这些局限，越来越多的研究致力于识别与脓毒症相关的替代生物学特征。病原体来源的标志物包括完整微生物、核酸、毒力因子和抗菌药物耐药基因，具有高分析特异性，但在临床样品中浓度极低，需要高灵敏度检测技术。同时，宿主反应生物标志物已成为感染和全身炎症的有价值指标。常用例子包括C反应蛋白（C-reactive protein, CRP）和降钙素原（procalcitonin, PCT）。健康个体中CRP浓度通常低于1 mg L
?1，但严重感染时可升高至100 mg L
?1以上；降钙素原水平从生理条件下的低于0.05 ng mL
?1上升至脓毒症患者的数纳克每毫升。细胞因子和其他炎症介质在感染期间也可迅速升高。然而，许多这些生物标志物并非脓毒症特异性的，在其他炎症或创伤条件下也可能升高。重要的是，这些生物标志物解决了脓毒症管理中不同的临床问题：宿主反应生物标志物主要用于支持感染检测、评估炎症状态和监测治疗反应；病原体来源的靶标提供致病生物体信息；抗菌药物耐药基因可指导抗菌药物选择；乳酸等标志物有助于疾病严重程度评估和预后分层。因此，没有单一生物标志物能解决脓毒症中所有诊断和治疗决策点，凸显了能够同时提供互补且临床可操作信息的集成分析方法的必要性。
生物标志物诊断还面临显著的个体间变异挑战。遗传背景、免疫状态、合并症、年龄和生理条件的差异可强烈影响宿主反应生物标志物的幅度和动力学。同样，病原体来源靶标的丰度在不同感染阶段、病原体类型和抗菌治疗下变化很大。这些生物学变异使诊断解释复杂化，强调需要能同时捕获多种互补生物标志物的分析策略。值得注意的是，所述研究采用了不同水平的生物学验证——从简化分析溶液和加标基质到临床患者样品——代表了根本不同的转化证据水平，这一挑战目前限制了直接的跨研究比较。
总之，这些观察强调了脓毒症期间患者与病原体之间复杂动态的相互作用，这一生物学图景尚未被传统诊断方法充分捕获。越来越认识到，可靠的脓毒症诊断可能需要能够同时以高灵敏度、高特异性和快速周转时间识别病原体来源信号和患者反应生物标志物的集成检测策略。实现这一目标不仅需要分子识别和信号放大方面的创新，还需要样品处理、微流控集成以及与临床工作流程和即时检测环境兼容的分析平台方面的创新。
在这一不断发展的诊断领域中，电化学传感作为一种强大的分析方法受到越来越多的关注。这些方法天然兼容小型化、低功耗运行和快速信号采集，特别适合集成到便携式和即时检测诊断平台。结合材料科学、表面功能化和信号放大策略的进展，电化学系统可被设计用于检测多种脓毒症相关靶标，包括核酸、蛋白质和其他生物分子标志物。基于这些原理，可抛弃型电化学生物传感器已成为早期脓毒症诊断特别有前景的工具，具有响应快速、分析灵敏度高、样品体积需求低和制造成本效益高等优势。其适应性可实现多重检测策略的集成，在单一分析框架内同时捕获病原体来源信号和宿主反应生物标志物。
**基于核酸的传感器和病原体遗传鉴定**
电化学脓毒症传感器的核心组成部分之一是核酸识别。靶向的核酸可分为病原体来源和宿主相关两类。此外，核酸可作为结构元件（如DNA折纸）以及非核酸分子的识别元件（如适配体、脱氧核酶和核酶）。CRISPR-Cas系统也已被应用于电化学传感器系统。典型核酸传感器表面功能化有单链分子（捕获探针），通过与互补靶序列的高度特异性杂交实现检测。捕获链的固定通常采用硫醇-金化学和自组装单分子层形成，或点样硫醇标记寡核苷酸。金表面通常需要钝化以避免非特异性吸附。其他常见固定策略包括通过EDC–NHS化学将氨基修饰探针固定在氧化石墨烯或电接枝表面上。
检测患者样品中的病原体来源遗传物质（细菌、病毒或真菌）提供了感染的明确证据。大多数传感器靶向DNA，因其化学稳定性更高且不易受核酸酶影响，但某些RNA由于在细胞中丰度高也是合适靶标。设计核酸传感器的关键方面是正确选择靶序列：靶序列必须对目标物种或亚种唯一、没有近缘同源物以避免非特异性、且保守以确保基因组中存在。可使用基本局部比对搜索工具（BLAST）确认对目标病原体的特异性。PCR诊断中靶向的基因可提供指导，例如多种病原体的16S rRNA、大肠杆菌的uidA或firmA、金黄色葡萄球菌的nuc等。此外，可针对引起抗生素耐药性的特定基因，如金黄色葡萄球菌的mecA。
除了检测病原体核酸，宿主非编码RNA也被探索作为脓毒症检测的生物标志物。与检测病原体来源遗传物质的测定不同，这些标志物反映宿主免疫状态，可能有助于识别从感染或菌血症向脓毒症的转变。尽管宿主反应尚未完全了解，免疫分析持续推动脓毒症精准医学方法的发展。对于DNA和RNA传感器，捕获序列的设计显著影响检测灵敏度。靶标对捕获链的亲和力是检测限的决定因素，因为浓度显著低于平衡解离常数K
d时杂交较弱。应使用寡核苷酸热力学结合参数指导捕获链设计，并仔细考虑捕获和靶序列的二级结构，因为它们都会与双链杂交竞争。单个（或多个）核苷酸错配将产生显著去稳定效应，降低检测灵敏度。缓冲液、盐浓度和温度对成功靶标杂交也至关重要。
为了在粗制患者样品中检测细菌遗传信息，需要制备步骤，因为遗传信息包含在细胞内。商业提取试剂盒可用于各种样品类型，包括全血和血浆。由于即使脓毒症患者病原体载量也常较低，扩增方法被广泛采用，以PCR为主，还包括DNA walker、滚环扩增或杂交链式反应。此外，基因组DNA在细胞中以双链形式存在，但为了通过杂交有效检测，样品必须是单链的，可通过不对称PCR或高温预杂交后快速冷却实现。避免单链DNA制备需要的不同策略包括使用能嵌入双链DNA的电化学探针，如亚甲基蓝或嵌入性钌染料。
核酸通过Watson–Crick碱基配对作为检测DNA或RNA的精确工具，但其多功能性更进一步，可靶向蛋白质、小分子、离子甚至细胞、病毒和细菌表面的受体。这些高度特异的识别元件称为适配体，是短的单链DNA或RNA分子，可通过指数富集的配体系统进化（SELEX）过程获得。与抗体相比，适配体具有可结合抗体无法接触的靶标、高化学稳定性、强选择性和高亲和力等优势。最近的电化学传感器研究描述了适配体用于靶向脂多糖、降钙素原和C反应蛋白等生物标志物，以及靶向整个病原体如大肠杆菌、鲍曼不动杆菌或嗜肺军团菌的适配体传感器。
**基于蛋白质的传感器和蛋白质模拟传感器**
全长抗体是完整的免疫球蛋白分子，包含两条相同的重链和两条相同的轻链，通过二硫键连接形成特征性的Y形结构，能够特异性结合抗原。单克隆抗体来自单一B细胞克隆（或杂交瘤），因此是均质的，识别具有确定序列和亲和力的单一表位。多克隆抗体由免疫动物中的多个B细胞克隆产生，产生与多个表位结合的异质性混合物，提供更广泛的反应性。抗体可从天然或重组来源获得。天然生产中，多克隆抗体从免疫动物血清获得，杂交瘤技术产生单克隆抗体。重组方法涉及克隆抗体重链和轻链可变区并在异源系统中表达，产生全长抗体或工程化片段（Fab、scFv及相关形式）。全长IgG抗体仍然是临床测定中占主导地位且经过最广泛验证的识别元件。大多数炎症生物标志物的临床检测方法依赖IgG基免疫测定，包括ELISA、化学发光免疫测定、乳胶增强免疫比浊法、免疫荧光测定、侧向层析试验和电化学测定。在生物传感器设计方面，全长IgG一直是默认识别单元，因其经临床验证、对所有脓毒症生物标志物商业可得，并可直接从现有ELISA/CLIA测定转移至电化学或电化学发光格式。然而，IgG基传感层存在局限性：全血中细胞、丰富蛋白质和其他大分子造成分子拥挤和表面污染，IgG分子的大尺寸可加剧纳米多孔结构中的空间位阻，非特异性蛋白质吸附可导致电极表面钝化和背景信号增加，需要抗污染涂层或额外样品制备步骤。此外，抗体相对昂贵，常需冷链储存，不同测定平台可能显示系统性测量变异性。
抗原结合片段（Fab片段）分子量约50 kDa，含一个抗原识别位点。在纳米结构系统中，用Fab片段替换全长IgG可能增加可及结合位点并改善氧化还原介质和靶标的扩散。其较小尺寸也可能减少与Fc结构域相关的空间阻断。然而，Fc的缺失消除了基于蛋白A/G的固定，需要替代位点特异性策略。单链可变片段（scFv）约25 kDa，由连接的重链和轻链可变区组成，在高表面积电极上具有形成致密捕获层的潜力。其紧凑尺寸可增加受体密度、减少扩散限制并保持电化学检测中氧化还原探针的可及性，但结构稳定性降低可能需要进一步优化。例如，scFv片段已应用于局部表面等离子体共振传感器检测CRP。
纳米抗体是源自骆驼科重链抗体的小型抗原识别片段（约15 kDa），代表一种有前景的替代方案。重组生产可掺入亲和标签或工程化半胱氨酸残基用于受控固定，半胱氨酸修饰的纳米抗体可通过Au–S键在金上形成有序自组装单分子层，产生致密、定向且保留结合活性的捕获层。纳米抗体已用于ECL免疫传感器，可直接固定在ECL活性表面上并偶联发光团。这些特性使纳米抗体对金基电化学、等离子体和电化学发光生物传感器特别有吸引力，其小尺寸、高稳定性和溶解性可能有助于解决IgG基系统的局限性，包括空间位阻、受体密度有限和表面污染，但适应其他电极材料可能需要额外表面功能化策略。
多肽正成为电化学和电化学发光生物传感器中抗体及其片段的有前景替代品。其小尺寸可在电极表面形成致密且定向的识别层，改善电子转移和信号转导。与抗体相比，多肽廉价、易合成，在广泛环境条件下表现出高稳定性。尽管小多肽通常显示较低结合亲和力，但其亲和力和特异性可通过选择或设计策略快速调整。研究已证明基于多肽识别临床相关脓毒症生物标志物的可行性，例如噬菌体展示衍生的十二肽固定在金电极上实现PCT的无标记电化学检测。
除生物衍生系统外，完全合成的识别元件如分子印迹聚合物（MIPs）提供了补充方法。MIPs通过在目标模板存在下聚合功能单体形成，随后去除模板以产生与分析物形状和化学互补的空腔。其优势包括高理化稳定性、低成本制造和与苛刻操作条件兼容。例如，IL-6印迹电化学传感器展示了飞摩尔检测限、宽动态范围和良好操作稳定性。然而，MIPs也存在局限性：模板去除可能不完全，结合亲和力通常低于高亲和力抗体，实现蛋白质的高保真印迹仍具挑战，可重复性和可扩展性可能受聚合物合成变化影响。
**电化学传感器**
电化学亲和生物传感器是识别和早期诊断常见疾病如脓毒症的最有力工具之一，具有低成本、快速和灵敏的特点。这些装置的共同特征是将平台上特定靶标识别后发生的生物物理或生物化学变化转导为信号。靶标结合依赖于生物受体的亲和力，并高度依赖于电化学平台的工程特性。电化学亲和生物传感器可根据靶标分析物、基于亲和力的生物识别元件以及用于将靶标结合事件转导为可测量信号的（转导器）电化学方法进行分类。转导器可以是阻抗式的，通过在不同频率下振荡施加的电位范围，测量有或没有氧化还原探针的电极阻抗；也可以是伏安式的，在工作电极上施加电位差，记录的电流信号与特定分析物浓度相关，例如循环伏安法、线性扫描伏安法、差分脉冲伏安法或方波伏安法。可根据法拉第过程和非法拉第过程进行次级分类。其中，电化学阻抗谱（EIS）分析最常用，可探测法拉第或非法拉第过程。非法拉第EIS主要取决于双电层的充放电，因此电极表面的物理变化占主导。法拉第EIS则使用在选定电位范围内可发生氧化还原反应的探针研究电极表面的电子转移。通常EIS是无需标记生物受体的生物传感应用的首选技术，在成本、时间和较低复杂性方面具有优势。电化学发光（ECL）涉及用ECL发光团修饰的生物受体被氧化或还原，发光强度取决于分析物浓度。使用电化学电位而非光激发可产生更简单的读取器。ECL已间接用于检测IL-3、IL-6和PCT，提供强诊断价值信息。ECL因其高信噪比和超低背景，可能在开发下一代无扩增基因传感器中发挥重要作用。
抗体-蛋白质基免疫传感器是研究充分且广泛使用的技术，具有高特异性和直接标记策略的优点，但抗体的高成本、有限稳定性和可重复性问题仍是大规模应用的瓶颈。模拟抗体结构的替代技术如MIPs有望在未来EC生物传感器中发挥关键作用。纳米复合材料结合AuNPs可增加活性表面积和适配体装载密度，促进电子转移并增强灵敏度。采用方波伏安法（SWV）可有效区分法拉第（信号）和非法拉第（背景）响应。可抛弃型脓毒症生物传感器不仅必须快速提供分析响应以指导患者特异性治疗，还必须低成本、可扩展、便携且用户友好。EC技术因其简单性、灵敏度、广泛适用性和实时分析物检测而成为理想选择。
电化学传感器的信号增强可采用不同策略。纳米颗粒（NPs）提高灵敏度和可重复性，增加电化学活性面积，改善生物修饰电极/溶液界面。微电极通过非常小的直径显著增强向表面的扩散速率，但暴露于人体样品时比常规尺寸电极更容易发生非特异性相互作用。其他EC技术如DC偏置交流电动力学（DC-ACEK）可用作电化学泵以增加目标浓度。
电化学传感器的主要挑战是患者样品的响应，即复杂基质效应，常导致普遍分子的非特异性结合（污染）和较差的结合能力。基于肽的自组装单分子层代表了比更成熟的硫醇基自组装单分子层更先进的抗污染策略，其二级和三级结构由氢键、π–π堆积、静电、疏水和范德华相互作用等非共价相互作用控制。尽管检测限（LOD）仍是电化学生物传感器研究中最常报告的分析性能参数，但仅凭LOD不足以确定临床实用性。临床转化需要针对已建立的参考标准在代表性患者队列中进行评估，报告诊断灵敏度、特异性、受试者工作特征（ROC）曲线和曲线下面积（AUC）以及与方法的一致性。然而，这些诊断准确性数据在电化学生物传感器文献中仍然稀缺，验证通常仍限于缓冲液、加标样品或小型且特征不充分的临床队列。
**从传感器到即时检测——微流控系统和器件集成**
脓毒症诊断需要能够在极低浓度下直接从血液等复杂生物样品中检测生物标志物或病原体的分析系统。理想诊断系统应在30分钟内从极小样品体积（理想小于5 mL）提供快速结果，同时保持高灵敏度（<10 CFU mL
?1）和高特异性，还应支持分散式检测和连续监测。即时检测（POC）技术特别适用于脓毒症诊断，满足世界卫生组织REASSURED标准。微流控电化学生物传感器已成为开发POC诊断平台的有前景候选者。开发生物传感器时，成功检测所需复杂性可放置在不同位置：一是修饰界面和生物受体工程化以实现高灵敏度和选择性，同时有效阻断非特异性结合；二是工程化结构如微流控系统集成微通道、微泵、微混合器和微阀，可操作极小样品体积、净化样品并富集目标分析物。微流控系统的高表面积与体积比可增强层流质量传输和反应动力学，加速分析物检测并提高灵敏度。微流控电化学生物传感器的重大进展已实现快速、灵敏检测脓毒症相关生物标志物和病原体，通常在不到一小时内完成，样品体积最小化。然而，它们都依赖于微电极这一关键优势：小尺寸通过半球形扩散促进稳态响应，低双电层电容改善信噪比，集成到小型化系统相对容易，但涉及成本、可扩展性、可重复性和灵敏度之间的权衡。厚膜电极如丝网印刷电极（SPEs）使用导电油墨制造微米级厚度电极层，方法可扩展且适合大规模生产，但导电油墨沉积控制不足以检测纳摩尔及更低浓度。薄膜电极通过光刻图案化和受控金属沉积技术制造，分辨率更高，可产生具有纳米分辨率的精确电极结构，但耗时且昂贵。参比电极的小型化也面临挑战，小尺寸下体积与表面积比降低，影响寿命和稳定性。
微米工程结构是第二个基本组件，它定义电极周围的流体环境并实现受控流动。对流流动持续向电极表面供应新鲜反应物，增加测量电流，改善分析物-受体相互作用并缩短分析时间。层流条件下可精确控制流动并优化检测性能。然而，维持受控流动通常需要外部泵系统，使器件小型化和便携性复杂化。毛细力驱动微流控系统通过无外部泵的被动流体传输提供替代方案。制造微米工程结构的材料选择至关重要：聚二甲基硅氧烷（PDMS）是实验室快速原型制作中使用最广泛的材料，但大规模生产转化困难；热塑性塑料如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）被使用但制造复杂且昂贵；纸基微流控平台提供低成本、可抛弃的替代方案，实现毛细管驱动流动，但分辨率较低。
POC系统的微型化扩展到相关检测仪器。智能手机已被用于检测ECL信号，基于Raspberry Pi的紧凑系统可定量和分析ECL图像。近场通信（NFC）已集成到微流控电化学生物传感器中，实现数据无线传输至智能手机。未来此类系统可与机器学习结合以辅助解释多重诊断信号。
在各种微平台中，直接在全血中操作代表最临床相关但技术上最具挑战性的场景，因为血细胞、蛋白质和其他成分可诱导电极表面生物污染。只有有限数量的平台成功展示了全血而非缓冲液或加标血清中的分析性能。例如，基于纳米抗体的微流控生物传感器在加标人全血中15分钟内检测CRP，LOD为7.6 pg mL
?1，低于脓毒症范围。类似地，将纳米多孔尼龙膜集成到微电极上的基于纳米通道的多重平台可在加标人全血中检测PCT、脂多糖和脂磷壁酸，PCT的LOD为0.1 ng mL
?1。尽管分析性能令人鼓舞，但这些平台均未通过涉及脓毒症患者的大规模临床验证研究展示诊断性能。一些平台已尝试使用真实患者样品，例如微流控ELISA型免疫测定在15分钟内定量PCT，LOD为0.02 ng mL
?1，并使用疑似脓毒症早产新生儿血浆进行验证。还报道了连续监测方法，包括用于人汗液和血清乳酸测量的基于酶的阻抗传感器。两种商业POC设备可检测和定量血液乳酸：Abbott Point of Care的i-STAT?（约95 μL全血，约2分钟，LOD 0.30 mmol L
?1）和Nova Biomedical的StatStrip Lactate?（0.6–0.7 μL样品，约13秒，LOD 0.30 mmol L
?1）。除了宿主生物标志物，还开发了直接检测全病原体的平台：适配体基微流控电化学平台在加标血液中2分钟内检测肺炎链球菌，LOD为962 CFU mL
?1；全自动微流控电化学传感器通过纳米材料信号放大在微通道中定量大肠杆菌，水中检测限达50 CFU mL
?1；无标记阻抗方法使用细胞印迹聚合物可检测低至200 CFU mL
?1的大肠杆菌。然而，细菌检测仍具挑战性，因为血液中病原体浓度可低至1–10 CFU mL
?1，需要样品制备步骤如血浆分离和分析物预富集。将样品制备直接集成到芯片上的努力已产生多种微流控策略，包括基于水动力、介电泳、磁场和声场的方法，但许多需要外部驱动系统，毛细力驱动系统虽简单但可能受污染影响，离心仍是临床最常用的血浆分离方法。
尽管分析性能显著进步，用于脓毒症诊断的微流控电化学生物传感器仍主要处于概念验证阶段。大多数报道装置是靶向单一生物标志物或病原体的原型，而脓毒症诊断需要同时评估多种宿主反应标志物和病原体鉴定。目前没有微流控平台结合多重检测、全血兼容性、快速测定时间、临床验证和长期稳定性研究，因此尚无商业电化学微流控脓毒症诊断设备。商业转化面临额外挑战：许多原型依赖复杂纳米材料、金微电极和先进光刻技术，难以和昂贵地进行大规模生产。成功商业化还需要证明临床效用，包括与常规临床工作流程的集成简便性、自动化、每次测试成本可扩展性以及与报销框架的兼容性。
**结论**
脓毒症仍是一个重大临床挑战，因其复杂的病理生理学、异质性表现和当前诊断方法的局限性。传统培养方法常受低灵敏度和长周转时间阻碍，延迟病原体鉴定和靶向治疗干预，而宿主反应和病原体来源生物标志物的动态且高度可变性质进一步使准确诊断和临床决策复杂化。电化学生物传感器代表了推进脓毒症早期诊断和改善患者管理的有前景策略。核酸作为识别元件的引入通过高度特异性杂交有效识别致病病原体，同时通过适配体和核酸纳米技术检测宿主相关RNA甚至整个细胞和生物标志物，但患者样品中的实际实施仍需仔细样品制备，且常因低病原体载量需要扩增。尽管全长IgG抗体仍是更成熟的识别元件，抗体片段、纳米抗体、多肽和MIPs等替代品在尺寸、稳定性、成本和与纳米结构界面兼容性方面提供明显优势。阻抗谱、伏安法和电化学发光等电化学技术提供成熟且高灵敏度的转导机制，但复杂生物基质相关挑战依然存在。纳米复合材料和肽基界面等新兴策略显示出增强选择性、抗污染性能和整体传感器性能的强大潜力。为抗菌药物耐药基因和病原体开发电化学生物传感器，特别是利用ECL等新兴技术，可能是该领域重要未来方向。未来进展应超越以LOD为中心的比较，转向经临床验证的多重平台，在多样患者队列中测量互补宿主反应和病原体相关标志物可能提供比单分析物传感更大的诊断价值。微流控电化学生物传感器通过实现便捷、快速、灵敏的即时检测进一步强化了这种方法，但其临床采用取决于样品制备、装置稳定性、可扩展性和与医疗保健工作流程无缝集成方面的剩余挑战。成功的临床转化不仅需要分析性能改进，还需要临床相关检测限、与紧急决策兼容的快速周转时间、成本效益高且可扩展的制造、复杂生物基质中的稳健性能、大规模临床验证、标准化评估方案以及与现有临床工作流程的兼容性。开发能够同时检测病原体来源和宿主反应生物标志物以及抗菌药物耐药基因的多重平台代表了迈向精准诊断的特别有前景方向。通过临床医生、工程师、化学家和行业合作伙伴之间的跨学科合作解决这些挑战，对于将实验室原型转化为改善脓毒症早期诊断和管理的可靠即时检测技术至关重要。
