近期，我校生物工程学院周楠迪教授团队在跨类别肿瘤标志物的快速筛查平台研究方面取得重要进展，研究成果“A smartphone-integrated programmable dual-mode universal sensing platform: Enabling point-of-care screening of cross-category tumor biomarkers”正式发表于期刊Biosensors and Bioelectronics (IF 11.8) (https://doi.org/10.1016/j.bios.2026.119260)。
癌症的早期筛查与诊断是提高患者生存率的关键。与侵入性组织活检相比，液体活检通过检测血清等体液中的肿瘤标志物实现癌症的微创诊断。然而，由于癌症发生发展的复杂性，体液中的肿瘤标志物高度异质，涵盖核酸、小分子代谢物和蛋白质等不同分子类别。传统检测平台通常仅适用于单一分子类型，且依赖大型专用仪器、操作复杂，难以满足跨类别分子床旁检测的需求。因此，研发对不同类型肿瘤标志物具有广泛适用性的通用检测平台用于即时检测（point-of-care testing, POCT），对于肿瘤早筛具有重要的意义。
该研究报道了一种集成智能手机的荧光/比色双模通用传感平台，实现了对不同类型肿瘤标志物的高灵敏度、高特异性以及绝对定量的快速检测。该平台的检测原理是以DNA模板化金纳米簇（AuNCs）作为荧光指示剂和类氧化酶活性增强探针，以二氧化锰纳米片（MNS）作为荧光淬灭剂和纳米催化剂，在有无靶标时产生荧光/比色信号变化，并配备自主研制的便携式光谱读取仪（PSR）实现即时信号读出（图1A）。PSR的结构设计与组件装配如图1B–D所示。依托检测探针的高度可编程性，仅需更换探针中的靶标识别序列（rec），该平台即可实现对核酸（miRNA-21）、小分子代谢物（ATP）和大分子蛋白质（CEA）等跨类别肿瘤标志物的同时检测。荧光增强与吸光度下降的双模信号互为交叉验证，有效提高了检测的准确性与抗干扰能力。
图1（A）基于PSR与智能手机的双模即时数据读出；PSR的（B）外部结构和（C）内部组件；（D）信号检测集成模块的组件：（i）锂电池组，（ii）DFRobot Arduino Uno R3开发板控制器，IO传感器扩展板V7.1和蓝牙V3无线串口模块，以及（iii）AS 7341可见光谱传感器。
基于智能手机的PSR检测过程在视频1中展示。定量分析结果显示，使用自主构建的PSR时，该平台对miRNA-21、ATP和CEA的荧光/吸光度双模检出限（LOD）分别低至0.11 pM/0.17 pM、27.48 nM/38.46 nM和0.04 pg/mL/0.11 pg/mL，展现出优异的检测灵敏度。同时，PSR检测结果与通常反应体系在商用酶标仪上的检测结果高度一致（Pearson’sr均大于0.9），表明配备智能手机读出的PSR可作为大型肿瘤标志物检测仪器的便携替代方案，为肿瘤早筛提供软硬件支持。
视频1基于智能手机的PSR检测过程
研究团队进一步利用该平台对乳腺癌患者与健康个体的血清样本、乳腺癌细胞（MCF-7）与正常细胞（HEK-293T）样本进行了检测。结果显示，该平台在复杂样本基质中表现出优异的抗干扰能力，双模信号均能实现靶标的准确量化，并成功区分患者与健康个体（图2）。上述结果表明，该平台为跨类别肿瘤标志物的高灵敏检测提供了低成本的解决方案，为癌症的微创床旁筛查与及时干预提供了极具前景的工具。
图2临床血清样本与细胞样本中miRNA-21的检测。（A）真实样本预处理流程；基于酶标仪的临床血清样本（B–D）与细胞样本（E–G）检测；基于PSR的临床血清样本（H–J）与细胞样本（K–M）检测。
上述研究工作中，江南大学22级博士生陈鑫为论文第一作者，周楠迪教授为论文的通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金项目（42477491,62301234, 32371430）的资助。
近年来周楠迪教授团队在核酸适配体的筛选优化和应用、分子诊断技术、新型纳米生物传感器的研制、智能纳米器件的构建和应用、POCT产品研制、食品风味分析和安全检测、发酵过程中代谢物监测等方面取得丰硕成果，相关成果发表在Biosensors and Bioelectronics、Analytical Chemistry、Chemical Engineering Journal、Small、ACS Sensors、ACS Applied Materials & Interfaces、Sensors and Actuators B: Chemical、Journal Agricultural and Food Chemistry等本领域权威期刊。
