阿尔茨海默病（AD）的早期、精准诊断是延缓疾病进展、改善患者预后的核心环节，但临床上面临着标志物获取困难、检测技术复杂等挑战。近期，一项发表在Journal of Nanobiotechnology的研究取得了重要进展，成功研发了一种双响应两性离子水凝胶微针光学贴片，能够无创地透过皮肤采集组织间液，并原位、同步、定量检测其中两种关键的AD相关微小RNA（miR-34a与miR-206），为AD的早期识别提供了新型工具。

链接：https://doi.org/10.1186/s12951-025-03964-0

一、设计抗污染微针基质，从复杂体液中纯净采样

该研究的首要挑战是如何从成分复杂的组织间液中，选择性捕获极低浓度的目标miRNA，同时排除大量蛋白质等物质的干扰。

研究选用生物相容性良好的甲基丙烯酰化透明质酸（MeHA）作为微针主体框架，其核心创新在于，将两性离子化合物TMAO共价整合到网络中。TMAO分子独特的结构，能在材料表面形成一层致密、稳定的水合层，这道物理屏障能有效排斥生物大分子的非特异性吸附，从而将检测背景噪声降至最低。通过优化配比，确定MeHA与TMAO的最优质量比为500:1。在此条件下，微针在保持快速溶胀能力（1分钟内吸液溶胀率可达820%）的同时，获得了卓越的抗污染能力，为高信噪比检测奠定了基础，细胞实验证实，该复合材料生物安全性良好。

图：展示双miRNA响应性3种两性离子MeHA/ TMAO 水凝胶微针光学贴片的制备流程，4种 TMSD 探针（针对miR-34a和miR-206）的制备方法，以及其在阿尔茨海默病（AD）诊断中的应用

图：制备微纳米材料（MNs）的3种原料及成型MeHA/ TMAO 微纳米材料的详细结构与性能表征

二、建立分区检测与放大系统，实现双靶标并行高灵敏读数

解决了采样干扰问题后，下一个难点是如何实现对两个低浓度目标物的同步、高灵敏检测。

研究采用了空间物理分区策略，将微针阵列精确划分为两个独立区域，分别预载针对miR-34a（绿光）和miR-206（红光）的检测体系，从物理上杜绝了信号串扰。针对标志物浓度极低的挑战，检测核心采用了立足点介导链置换反应（TMSD） 信号放大技术，这是一种无需酶的等温扩增方法，当目标miRNA存在时，可触发级联反应，在释放荧光信号的同时，还能将目标miRNA循环利用，启动新一轮反应，从而实现信号的指数级放大，使检测灵敏度达到皮摩尔（10⁻¹² M）级别。

图：TMSD 反应在miRNA检测中的可行性

三、从体外模拟到活体实验，证实其可靠性与实用性

体外分析性能：在缓冲液及模拟皮肤的琼脂糖凝胶中，该贴片对两种目标miRNA在10-500nM浓度范围内均呈现良好线性响应，检出限分别为8.6 nM（miR-34a）和7.2 nM（miR-206），实验证实其特异性强，抗干扰能力出色。

在体应用验证：将贴片贴敷于小鼠皮肤4小时后，荧光成像分析显示，AD模型小鼠组织间液中miR-34a和miR-206的表达水平均显著上调，且miR-34a的变化更为显著，这一趋势与临床样本的生物信息学分析结论一致。组织学评估证实，微针穿刺深度约240微米，恰好到达真皮浅层以获取足量组织间液，同时避免了神经血管，且穿刺点愈合迅速，证明了其微创性和安全性。

图：MeHA/ TMAO 微针贴片在小鼠体内的测试

四、应用前景：推动诊断模式革新与平台化发展

这项研究展示了一种集成微创采样、原位分析和多重检测的新范式，其价值与前景主要体现在：

在诊断模式革新方面，它将检测场景从静脉采血实验室分析，推向潜在的居家定期监测模式，极大提升了疾病长期动态管理的可行性。在诊断效能优化方面，双标志物同步检测通过“共现模式”进行综合判读，能更有效排除其他因素引起的单一标志物异常，有望显著提升AD诊断的特异性与准确性。在平台扩展潜力方面，该平台具有模块化特点，通过更换预载的识别元件，可扩展至检测其他疾病的多种标志物，为开发系列化的床旁即时检测产品提供了通用技术框架。

通讯作者信息

于妍妍，女，徐州医科大学药学院教授，博士生导师，江苏省“六大人才高峰”和“333工程”高层次人才培养对象，江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师，校青年特聘教授，研究生教育优秀导师。科学研究方向：生物活性物质高灵敏、高精准检测技术的构建以及在重大疾病的发病机制探究和早期诊断中的应用。更多阅读：https://yxx.xzhmu.edu.cn/info/1052/2047.htm

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