循環腫瘤細胞（Circulating Tumor Cell，CTC）的檢測工作在臨床診療與科研探索中占據關鍵地位，具體可應用于腫瘤轉移情況監測、治療方案的制定與調整以及患者預后效果評估等場景。不過，由于 CTC 在外周血液中的含量極低，導致其富集操作存在較大難度。目前已有的 CTC 檢測方法仍面臨不少問題，比如檢測靈敏度難以滿足需求、實驗操作流程繁瑣，而且要實現高精度的 CTC 檢測，往往需要依靠價格高昂的儀器設備與試劑，這在一定程度上限制了其廣泛應用。

為進一步提升 CTC 檢測的靈敏度，科研人員嘗試將多種等溫擴增技術融入檢測體系。舉例來說，將滾環擴增技術與表面增強拉曼散射技術、特異性核酸適體相結合，能夠達成對 CTC 的超靈敏檢測，同時還能實現 CTC 的無損回收。在各類技術中，動態 DNA 技術（像 DNAwalker）憑借其出色的可控性與功能多樣性，展現出成為實現 CTC 高靈敏檢測關鍵技術的潛力，并且這類技術在信號傳輸與信號放大研究領域也具有重要的科研意義。

然而，當前關于動態 DNA 技術的研究仍存在兩個主要瓶頸：一方面，現有的 DNAwalker 大多依賴隨機無序的運動軌道，這使得其步行動力學性能與運動連續性受到限制，而部分性能較好的 DNAwalker 又需要設計結構復雜的高度有序軌道，增加了研發難度；另一方面，現有 DNAwalker 在每次酶切反應過程中，通常只能釋放一個或少量信號探針，信號放大的效率還有待進一步提高。

測流免疫測定（Lateral flow immunoassay，LFIA）作為一種常用的即時檢測技術，擁有諸多突出優勢。該技術操作簡單便捷，無需操作人員接受專業培訓，也不需要借助復雜的儀器；檢測速度快，能夠為疾病診斷節省寶貴時間；同時，它還具有成本效益高、在室溫環境下穩定性好的特點，非常適合在資源有限的地區推廣使用。若能將 LFIA 技術與先進的手持式檢測儀器相結合，有望替代當前精準檢測過程中所依賴的高價設備，大幅降低檢測成本，進而推動 CTC 檢測技術在基層醫療機構以及大規模人群篩查中的普及應用。

針對當前 CTC 檢測中存在的靈敏度不足、操作復雜以及設備成本高昂等問題，本研究開發了一種高性能的無線細胞傳感器平臺（具體結構見示意圖 1），該平臺具有兩大核心創新點：

其一，仿生蒲公英等溫放大系統（Bionic Dandelion Isothermal Amplification System，BDIAS）。該系統由仿生蒲公英納米顆粒（Biomimetic Dandelion Nanoparticle，BDNP）和六足 DNAwalker 共同構成。其中，BDNP 以 AuFe Janus 納米顆粒（AuFe JNPs）為基礎，與蒲公英種子狀 DNA 大分子共同組裝而成。AuFe JNPs 所具備的非對稱 Janus 結構，使其擁有較大的比表面積，這一特性顯著提高了熒光信號探針（Fluorescence Signal Probe，FSP）的負載效率。而六足 DNAwalker 不僅在每次酶促切割反應中能夠高效釋放大量 FSP，而且在步行動力學性能與運動連續性方面，相較于傳統 DNAwalker 設計有了明顯提升。

其二，無線 LFIA 試紙分析儀。該分析儀整合了 XYZ 真彩光學傳感器與藍牙 5.1 系統芯片，能夠精準分析試紙條檢測線上的熒光強度，并在 1 秒內將檢測信號傳輸至智能手機，方便操作人員讀取檢測結果。

實驗結果表明，本研究研發的無線細胞傳感器平臺在 5~1000 cells/mL 的濃度范圍內，能夠準確檢測 MCF-7 細胞，其最低檢測限可達到 1.58 cells/mL，并且在實際應用過程中展現出良好的穩定性。總體來看，該無線細胞傳感器平臺為 CTC 檢測提供了一種靈敏度高、操作便捷且成本較低的解決方案，有效促進了 CTC 檢測技術從實驗室研究階段向臨床實際應用階段的轉化。

文獻鏈接

https://doi.org/10.1021/acsnano.5c03586

來源：生物傳感器