新型淚液分析傳感器：兩分鐘診斷干眼癥

　　干眼癥由淚液不足或成分異常導(dǎo)致，常見癥狀有眼睛發(fā)紅或干澀疼痛、迎風(fēng)或見光流淚、視力下降等。據(jù)《中國干眼專家共識(2020年)》，我國干眼癥發(fā)病率達(dá)21%—30%。

　　6月4日記者獲悉，復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院主任醫(yī)師洪佳旭與蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院教授王后禹、何耀合作，開發(fā)了一種用于干眼癥診斷的無線便攜式淚液分析傳感器。該傳感器只有U盤大小，檢測只需3微升淚液，使用毛細(xì)管從內(nèi)眼角吸取淚液即可，不侵入眼睛，操作簡便。檢測時間短至2分鐘，檢測數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r由藍(lán)牙傳送到手機(jī)或電腦，醫(yī)生可以使用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行診斷。相關(guān)論文近日發(fā)表在國際期刊《先進(jìn)材料》上。

　　目前，臨床上診斷干眼癥的主要方法是試紙檢測，需要將試紙置入眼皮內(nèi)部觀察浸濕長度。這種方法的缺點是刺激眼睛，且有誤診可能。通過檢測眼淚中的4種細(xì)胞因子(即特定的蛋白質(zhì))可以診斷干眼癥。但由于淚液采集量通常僅為微升級別(毫升的千分之一)，因此只能用昂貴的檢測盒檢測。目前，該方法主要用于科研，不能普惠臨床。

　　為了精準(zhǔn)測出干眼癥相關(guān)微量細(xì)胞因子，科研團(tuán)隊想到了一種“放大”技術(shù)——雜交鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(HCR)。HCR的產(chǎn)物好比一個能放大微量目標(biāo)物質(zhì)的放大鏡，它可以特異性識別目標(biāo)物質(zhì)并不斷組裝特定核酸，使其首尾相接，形成越來越長的鏈條，這樣識別起來就方便多了。

　　一般的HCR產(chǎn)物是一根由核酸分子組成的鏈條，如同一根長長的鋼管。但淚液中的細(xì)胞因子數(shù)量太少，單支“鋼管”的放大效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為此，研究團(tuán)隊嘗試在這些鏈條上添加一些短的分岔，如同給鋼管裝上分支，這樣原本一根根孤立的“鋼管”就能通過分岔組裝成二維的網(wǎng)格，但“放大倍數(shù)”還是不盡如人意。于是研究人員又把這些網(wǎng)格一張張疊起來，組成腳手架一樣的立體三維結(jié)構(gòu)，以獲得滿意的效果。“三個方向的‘網(wǎng)’捉到的‘魚’，總比只有一個方向的‘網(wǎng)’多。”洪佳旭說。

　　拼裝腳手架需要合適的鋼管。單支“鋼管”上的分岔長度、方向和間隔距離必須符合一定規(guī)格，才能橫平豎直地組裝成網(wǎng)格，再嚴(yán)絲合縫地疊裝成“腳手架”。經(jīng)過反復(fù)實驗和調(diào)整，團(tuán)隊終于生產(chǎn)出規(guī)格合格的單維HCR產(chǎn)物，然后用它們制造三維HCR產(chǎn)物，產(chǎn)率接近100%，為未來的量產(chǎn)化打下良好基礎(chǔ)。這就如同設(shè)計好的鋼管，只要按照規(guī)則搭建腳手架，就不會有多余材料浪費。

　　在團(tuán)隊研發(fā)的傳感器中，有4個不同的電極，分別用來捕獲4種不同的細(xì)胞因子，三維HCR產(chǎn)物就被固定在這些電極上。檢測時，工作人員在淚液中加入檢測溶液，相關(guān)細(xì)胞因子與檢測溶液中的適配體結(jié)合后，會被相應(yīng)的電極捕獲到，再被HCR產(chǎn)物放大。通過一系列電化學(xué)過程，放大后的細(xì)胞因子能在電極上形成電流。電流被傳感器分析后形成數(shù)據(jù)，傳輸?shù)绞謾C(jī)或電腦，就能看到淚液中這些細(xì)胞因子的具體含量。

　　同樣是檢測淚液中的細(xì)胞因子，相比科研中使用的檢測盒，團(tuán)隊開發(fā)的傳感器效果更好、性價比更高。檢測盒需要的淚液量在幾十微升，一次只能檢驗一種細(xì)胞因子，耗時一天左右，價格高達(dá)數(shù)千元。而該傳感器檢測一次只需要2分鐘，使用的一次性檢測芯片成本不過幾元錢，整個設(shè)備使用期限長達(dá)5年。傳感器配套軟件通過綜合4種細(xì)胞因子指標(biāo)，對干眼癥的診斷準(zhǔn)確率達(dá)到100%，比檢測盒的單一指標(biāo)準(zhǔn)確率高16%。

　　由于這種傳感器成本低廉、操作簡單，未來，普通人或許也可以像使用驗孕試紙、新冠抗原一樣，使用該傳感器自行在家檢測自己是否患有干眼癥，或是將檢測數(shù)據(jù)上傳到個人健康檔案，為遠(yuǎn)程診斷提供參考。

　　論文第一作者、蘇州納米技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)重點實驗室博士研究生盧星介紹，干眼癥只是這種傳感器能診斷的疾病之一。通過替換檢測溶液和一次性芯片，它可以檢測更多種類的細(xì)胞因子，進(jìn)而診斷多種不同眼病。目前，團(tuán)隊已為該傳感器申請專利，正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的前期準(zhǔn)備工作，預(yù)期量產(chǎn)后將投入臨床試驗。

（責(zé)任編輯：華康）