《ACS Sensors》：Ultrasensitive Saliva-Based Detection of Early Alzheimer’s Disease Biomarkers via Nanoparticle-Enhanced Evanescent Scattering Microscopy
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本文介绍了一种创新的纳米粒子增强全内反射散射（TIRS）显微镜平台，用于超灵敏、实时定量唾液中淀粉样β蛋白（Aβ），克服了现有检测技术在灵敏度、侵入性和成本方面的局限，为阿尔茨海默病的早期筛查和诊断提供了非侵入性、可扩展的新工具。
研究背景与挑战
阿尔茨海默病（AD）是一种导致痴呆的常见神经退行性疾病，早期诊断对于启动有效的疾病修饰治疗至关重要。目前基于脑脊液（CSF）或神经影像学（如PET和MRI）的诊断方法存在侵入性高、成本昂贵或操作复杂等问题，不适合大规模或重复筛查。血液检测虽然取得进展，但仍面临标准化、分析复杂性和仪器要求高等挑战。唾液作为一种易于获取、完全无创的生物样本，是一个极具吸引力的替代诊断媒介。然而，唾液中淀粉样β（Aβ）肽的含量极低且不稳定，这限制了可靠唾液诊断技术的发展。
研究内容与核心方法
本研究开发并验证了一种基于全内反射散射（TIRS）显微镜的新型生物传感平台，该平台结合了抗体功能化金属纳米粒子（NPs）的信号放大作用，实现了对唾液中Aβ蛋白的超灵敏检测。
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技术原理：
全内反射产生的倏逝波穿透深度浅，可选择性地激发传感器表面附近的分析物，有效降低溶液深层区域产生的背景信号。同时，功能化的金纳米颗粒因其大的散射截面，能够特异性结合靶标生物标志物，从而极大地增强检测信号。
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检测流程：流程包括非侵入性采集小鼠唾液样本，将其孵育在靶向Aβ肽的抗体功能化传感表面，然后引入偶联了检测抗体的纳米粒子（NPs-Ab）。这些NPs-Ab会选择性结合到被捕获的生物标志物上，形成“三明治”式免疫复合物。纳米粒子的结合通过TIRS系统产生强烈的散射信号，可在数分钟内实现生物标志物的快速检测，其信号强度与Aβ肽的浓度直接相关。
实验结果与发现
研究在两个成熟的AD小鼠模型（APPsl和5xFAD）及其野生型对照中评估了该平台的性能。
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检测灵敏度与特异性：在合成Aβ42和Aβ40溶液中，该平台在100至10?9ng/mL的浓度范围内显示出优异的线性响应，检测限低至阿克/毫升（10?18g/mL）范围，比传统ELISA方法灵敏度高约6倍。选择性实验证实，该方法能有效区分Aβ42和Aβ40，不受非靶标蛋白干扰。
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唾液Aβ水平的显著差异：在两种小鼠模型中，转基因（tg）小鼠唾液中的Aβ
42浓度均显著高于野生型（wt）对照。APP
sl模型中的平均增幅约为2.5倍，5xFAD模型中约为3.3倍。Aβ
40水平在转基因小鼠中也较高，但差异不如Aβ
42显著。
受试者工作特征（ROC）曲线分析显示，唾液Aβ
42具有极高的区分能力，在两种模型中的曲线下面积（AUC）均达到0.98，表明Aβ
42是区分AD转基因小鼠与对照小鼠最可靠的生物标志物。
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与大脑病理的相关性：通过酶联免疫吸附（ELISA）和免疫组化检测大脑（海马体和皮层）中的Aβ水平，发现转基因小鼠脑内Aβ沉积显著增加。相关性分析显示，唾液中的Aβ42浓度与大脑（尤其是海马体）中的Aβ42水平呈显著正相关。在APPsl模型中，这种关联性尤为强烈。
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诊断预测模型：利用逻辑回归和支持向量机（SVM）分类器对唾液Aβ
42浓度进行分析，评估其诊断潜力。在APP
sl模型中，分类准确率达到92%，敏感性和特异性均衡；在5xFAD模型中，准确率为88%，特异性极高（100%）。
这些结果表明，唾液Aβ
42能够有效预测小鼠的AD转基因状态。
讨论与展望
本研究验证的纳米粒子增强TIRS平台，在唾液AD生物标志物检测方面展现出超越传统ELISA方法的灵敏度与诊断精度。其检测性能与当前最先进的血液检测方法相当，同时具备了非侵入性、所需样本量少（仅5μL）、检测快速以及设备相对简单等独特优势。该技术为未来在人群中进行大规模、重复性的AD风险筛查和早期诊断提供了可能，尤其适用于监测疾病进展和治疗反应。未来的研究方向将集中在：在人类队列中验证该技术的稳健性；进行纵向研究以观察唾液Aβ42的动态变化是否反映疾病进程；以及扩展生物标志物组，将p-tau等其他AD相关蛋白纳入，构建多重的、更精准的诊断模型。总之，这项研究通过融合纳米光子传感与机器学习分析，为开发负担得起、易于获取的精准神经退行性疾病诊断工具奠定了基础，有望将AD诊断模式从依赖侵入性、资源密集型的检测，转向实时、可及且适合大规模筛查的新范式。
