在临床诊断、环境监测、食品安全等领域，“快速精准检测” 是核心需求 —— 传统检测方法如 ELISA（酶联免疫吸附）依赖抗体，存在成本高、批间差异大、稳定性差等问题；而 PCR 等核酸检测虽灵敏，却需复杂仪器与专业操作。近年来，以核酸适体为识别元件的电化学生物传感器，凭借 “高特异性 + 低 cost + 易小型化” 的优势，成为解决这一痛点的关键技术，可实现从小分子化合物到病原微生物的全场景检测。

️一、核酸适体：电化学生物传感的 “理想识别元件”

核酸适体是通过 SELEX 技术筛选出的单链 DNA/RNA，能折叠成特定三维结构与靶标（小分子、蛋白质、细胞等）特异性结合，其核心优势完美适配生物传感需求：

  • 特异性媲美抗体，免疫原性近乎为零：与抗体相比，核酸适体不引发抗药抗体反应，在复杂生物样品（如血清、尿液）中不易受干扰；
  • 易修饰与信号整合：可通过化学合成引入电活性探针（如二茂铁 Fc、亚甲基蓝 MB）或连接纳米材料，直接实现 “识别 - 信号输出” 一体化；
  • 成本与稳定性优势：人工合成成本仅为抗体的 1/10，且耐酸碱、耐高温，常温储存即可，解决抗体 “冷链运输” 的难题。

而电化学生物传感器则以 “设备简单、响应快速、检测限低” 为特点，二者结合形成的 “核酸适体电化学传感器”，可通过电流、阻抗等信号变化定量分析靶标，完美适配即时检验（POCT）场景。

️二、核酸适体电化学传感器的四大核心应用场景

1. 小分子检测：从 “农药残留” 到 “毒素筛查”

小分子化合物（如黄曲霉毒素、抗生素、TNT）的检测需兼顾 “高选择性” 与 “低检测限”：

  • 研究人员开发 “免标记传感器”：将核酸适体固定在电极表面，靶标结合后适体构象折叠，增大电极表面空间位阻，通过 [Fe (CN) 6] 3-/4 - 探针的阻抗变化定量检测，例如对黄曲霉毒素 B1（AFB1）的检测下限达 1.82 pg/mL，可满足粮食安全筛查需求；
  • 为提升灵敏度，还可引入信号放大策略：如借助核酸外切酶 I（Exo I）实现 “靶标循环”，让单个 AFB1 分子触发多轮信号输出，检测下限降至 0.032 pg/mL，比传统 ELISA 灵敏 100 倍以上。

2. 蛋白质检测：聚焦 “糖蛋白” 的创新信号放大

蛋白质（尤其是糖蛋白）是疾病诊断的关键标志物（如甲胎蛋白 AFP、癌胚抗原 CEA），这类传感器的核心突破在于 “利用靶标自身特性放大信号”：糖蛋白表面的聚糖链含大量顺式二醇位点，可与苯硼酸（PBA）共价结合 —— 研究人员将电活性 Fc 探针（偶联 PBA）直接标记到 AFP 的聚糖链上，无需额外酶或纳米材料，即可实现 AFP 的高灵敏检测，检测下限 0.037 ng/mL；针对治疗性抗体（如贝伐珠单抗），还可构建 “比率型传感器”：以修饰 MB 的适体为固定元件，Fc 探针标记靶标聚糖链，通过 MB 与 Fc 的电流比值消除背景干扰，检测下限达 6.5 ng/mL，兼顾准确性与可重复性。

3. 外泌体 / CTCs 检测：解决 “选择性差” 的痛点

外泌体（肿瘤诊断标志物）与循环肿瘤细胞（CTCs，肿瘤转移监测指标）的检测难点在于 “如何区分同源细胞 / 囊泡”：

  • 传统单适体识别易出现假阳性（如 EpCAM 蛋白同时存在于多种外泌体表面），研究人员采用 “双适体夹心策略”：以一种适体捕获外泌体，另一种适体（修饰金纳米粒子 Au NPs）识别外泌体表面的另一蛋白，通过 Au NPs 的电信号放大，检测下限低至 158 个 /μL，且能区分不同细胞来源的外泌体；
  • 针对 CTCs，借助 “胆固醇 - 磷脂双分子层结合” 将寡核苷酸标记到细胞表面，再通过滚环扩增（RCA）产生含 G - 四链体的序列，结合血红素形成类 HRP 催化体系，实现单个 CTCs 的检测，为肿瘤早期诊断提供可能。

4. 病原微生物检测：应对 “突发公共卫生事件”

面对细菌、病毒等病原微生物（如新冠病毒、沙门氏菌），这类传感器可实现 “快速筛查”：

  • 针对新冠病毒（SARS-CoV-2），研究人员构建阻抗型传感器：将靶向病毒刺突蛋白的适体固定在电极表面，病毒结合后电极阻抗显著变化，检测下限达 1000 个 /mL，检测时间仅 30 分钟，无需核酸提取；
  • 对沙门氏菌、李斯特菌等食源致病菌，通过适体捕获后引入银纳米粒子（Ag NPs），利用 Ag 的溶出电流定量，检测下限低至 0.2 CFU/mL，满足食品微生物检测的严格标准。

️三、挑战与未来：从 “实验室” 到 “商业化” 的突破

当前核酸适体电化学传感器仍面临三大挑战：一是复杂样品（如血清）中的干扰组分易导致假阳性；二是传感器稳定性差，电极表面适体易脱落；三是 POCT 场景需进一步微型化（如集成到试纸条）。

未来的发展方向将聚焦 “跨学科融合”：结合微流控技术实现样品自动前处理，降低人为操作误差；与物联网、AI 结合，开发 “便携式传感器 + 手机 APP” 系统，实时传输数据；利用合成生物学优化适体结构，提升其在复杂环境中的稳定性。

泰克生物提供核酸适体电化学生物传感技术支持，助力高灵敏检测方案的研发与转化。