血液生物標志物包含廣泛的物質(zhì)，從小分子和離子到肽、蛋白質(zhì)、RNA 和 DNA 等大實體。這些生物標志物在各種生物過程中由細胞、組織和器官釋放到循環(huán)中。他們的血液濃度反映了局部和全身水平的健康和病理狀態(tài)。測量這些生物標志物對于疾病診斷、預(yù)后和監(jiān)測非常重要。

每一次去醫(yī)院抽血，都可能讓人感到緊張。無論是常規(guī)體檢，還是慢性病管理，針頭、刺痛以及之后的淤青和等待結(jié)果，都是現(xiàn)代醫(yī)療的“標配”。這種沿用數(shù)百年的方式，也許即將迎來一次顛覆性的改變。

5月6日，哈佛醫(yī)學院的研究者們在《Advanced Materials》上發(fā)表了他們的最新研究，一種無需抽血即可實現(xiàn)多重血液生物標志物檢測的可穿戴光子設(shè)備，不僅解決了傳統(tǒng)采血帶來的痛苦和感染風險，更有望將疾病診斷推向一個更快、更便捷的未來。

圖1 光熱誘導(dǎo)外滲裝置（PiED） 用于血液采樣和血液生物標志物的多重檢測

1.光的力量：用LED激發(fā)體內(nèi)生物標志物“泄露”

這項創(chuàng)新的核心，是一個直徑約4厘米的圓柱形設(shè)備——看起來像是一個超迷你的“實驗室”。它由三大核心部件構(gòu)成：微透鏡陣列（MLA）、光學微針陣列（OMNA）以及LED光源。

其工作原理堪稱巧妙。LED光（595 nm）通過MLA聚焦后，沿著每根微針精準地傳導(dǎo)進入皮膚，直達毛細血管密集的真皮層。光在這里并不是單純的“照亮”，而是通過溫和的光熱效應(yīng)引發(fā)毛細血管短暫擴張，從而使血液中的生物標志物“滲出”到真皮層，而不會造成出血或組織損傷。

更有趣的是，這些被釋放出來的生物標志物會立刻被每根微針上固定的特異性抗體“捕捉”。每根微針專屬檢測一種生物標志物——真正實現(xiàn)了一針多測。

圖2 OMNA 的光學特性和血液采樣

圖3 PiED 組件及其光學表征

2.多重檢測：一次“無痛”檢測，鎖定復(fù)雜疾病

圖4 小鼠模型中生物標志物的多重檢測

現(xiàn)代醫(yī)學已經(jīng)認識到，單一的生物標志物往往無法揭示疾病的全貌。心血管疾病、感染性疾病乃至癌癥，往往涉及多個信號通路，因此多標志物檢測正成為趨勢。

然而，現(xiàn)有的家用檢測產(chǎn)品如血糖儀、抗原快速檢測棒，大多只能測單一樣本指標。而該設(shè)備的突破之一，就是在一次操作中同時檢測多個生物標志物。在小鼠實驗中，研究團隊檢測了C反應(yīng)蛋白（CRP）、白細胞介素6（IL-6）和流感病毒特異性抗體三種指標，不僅成功區(qū)分了細菌感染與病毒感染，還驗證了該方法對炎癥監(jiān)測的高效性。

3.超越ELISA：高靈敏度的新一代傳感技術(shù)

傳統(tǒng)血液檢測依賴于酶聯(lián)免疫吸附（ELISA）等方法，這些檢測手段雖然精準，但對設(shè)備和環(huán)境要求高，通常僅限于實驗室內(nèi)完成。而該團隊開發(fā)的檢測方式，通過生物素-酪胺介導(dǎo)的信號放大機制，讓設(shè)備的檢測靈敏度達到甚至超越ELISA的水平，能夠檢測到皮膚中極微量的目標分子。

更重要的是，整個采樣和檢測過程幾乎無創(chuàng)，應(yīng)用的光強安全可控，沒有因穿刺引起的出血和感染風險。

4.從實驗室走向現(xiàn)實

這種創(chuàng)新設(shè)備的潛力令人興奮。想象一下，未來的糖尿病或心血管病患者，只需佩戴這樣一個設(shè)備，就能實現(xiàn)自我監(jiān)測，實時獲取血液中炎癥因子的變化；臨床醫(yī)生也可以借助這種設(shè)備，在不到半小時內(nèi)完成快速篩查，大幅縮短診療周期。

此外，這項技術(shù)在面對全球衛(wèi)生挑戰(zhàn)時同樣意義重大。低資源地區(qū)由于缺乏專業(yè)醫(yī)護人員和實驗室條件，難以及時進行常規(guī)檢測，而這種易用、無創(chuàng)、便攜的設(shè)備為實現(xiàn)“點對點”的健康監(jiān)測提供了新路徑。

當然，距離商業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用，這項技術(shù)還有不少路要走。如何確保長期佩戴的舒適性和穩(wěn)定性、如何降低成本，以及如何應(yīng)對多樣化的皮膚類型與生物學差異，都是接下來的工程與臨床挑戰(zhàn)。

Z.-T. Lin, B. Jana, S. Korupolu, Y. Kong, G. Liu, Y. Dong, Y. Li, Q. Zhang, W. Shou, P. Upadhyay, Z. Wang, Z. Ran, M. X. Wu, Wearable Photonic Device for Multiple Biomarker Sampling and Detection without Blood Draws. Adv. Mater. 2025, 2416240. https://doi.org/10.1002/adma.202416240

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