便携式电化学传感器是一种小型化电化学分析设备，能够将待测物质的化学信息转换成易于测量的电信号，最成功的代表就是葡萄糖传感器。现代便携式电化学传感器技术最显著的趋势是微型化、智能化（图2A），重量可控制在200克以内，检测时间缩短至1-3分钟，同时还能通过蓝牙技术与智能手机连接，实现数据的实时传输和云端共享（图2A），广泛用于检测离子、小分子、核酸（DNA和RNA）、蛋白质、细胞等多种靶分子（图2B）[3]。

　　Hakho Lee课题组提出一种用于快速、现场筛查外泌体集成磁电化学传感器技术[4]。如图3，外泌体可从患者样本中被捕获并进行电化学分析。结合磁性富集和酶促放大，该方法实现：（i）高灵敏度、细胞特异性的外泌体检测；以及（ii）传感器的小型化和规模化以进行高通量测量。该方法利用便携式八通道装置，实现了卵巢癌患者血浆样本中的细胞外囊泡筛查，可在一小时内同时分析多种蛋白质标志物，在检测灵敏度和速度上均优于传统方法。

　　为了进一步提高检测通量，Hakho Lee课题组继续开发了一种96孔板电化学检测装置，总检测时间不到1h，实现对EV结合蛋白电化学检测[5]。将该电化学方法与针对结直肠癌（CRC）临床相关肿瘤标志物（EGFR、EpCAM、CD24和GPA33）的抗体组合联用，以超过96%的准确度对102名CRC患者和40名非CRC对照者的血浆样本进行了分类，并且前瞻性评估了一个包含90名患者的队列，其肿瘤EVs负荷可预测五年无病生存率；并对11名患者血浆进行纵向分析，这些患者的EV负荷在手术后下降，并在复发时增加。

　　总的来说，便携式电化学传感器通过将生物识别元件（如抗体、核酸适体）与电化学换能器相结合，实现了对液体活检标志物的灵敏、特异性、快速检测，具有操作简便、成本低及便于床旁检测（POCT）的优势，为癌症的早期筛查、实时动态疗效监测及复发预警提供了强大的技术工具。另外，便携式电化学传感器可与人工智能数据分析相结合，有望构建个体化的肿瘤诊疗数字图谱，最终推动肿瘤诊疗模式向精准化、实时化和普惠化的方向发展。

　　

参考文献：

　　[1]Batool SM, Yekula A, Khanna P, et al. The liquid biopsy consortium: challenges and opportunities for early cancer detection and monitoring. Cell Rep Med. 2023, 4(10):101198. [2]Zhu Z, Hu E, Shen H, et al. The functional and clinical roles of liquid biopsy in patient-derived models. J Hematol Oncol. 2023, 16(1):36.[3]Li S, Zhang H, Zhu M, et al. Electrochemical biosensors for whole blood analysis: recent progress, challenges, and future perspectives. Chem Rev. 2023, 123(12):7953−8039.[4]Jeong S, Park J, Pathania D, et al. Integrated magneto-electrochemical sensor for exosome analysis. ACS Nano. 2016, 10(2):1802−1809.[5]Park J, Park JS, Huang CH, et al. An integrated magneto-electrochemical device for the rapid profiling of tumour extracellular vesicles from blood plasma. Nat Biomed Eng. 2021, 5(7):678−689. 

　　创新中心/供稿

　　王亮亮/文

　　王建民/审