创新生物传感技术精准识别心梗“分子指纹”——我院医工融合取得重要突破

湘潭市第一人民医院

2026-08-05 11:50:49

医工融合推动临床诊疗提速

急性心肌梗死（AMI）是全球致死率极高的心血管急症，如今中青年心梗发病逐年攀升，而传统检测手段存在明显短板：临床通用肌钙蛋白指标，要在心肌缺血3-4小时后才能检出，极易错过黄金救治窗口。近日，湘潭市第一人民医院联合湖南工程学院科研团队，在国际传感领域顶刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》发表重磅成果，研发出一套三重信号开关、双重放大识别的无标记荧光生物传感器，针对心梗早期标志物miR-499实现阿摩尔级高灵敏检测，为超早期心梗筛查提供全新策略和可靠工具。

PART 01

突破性技术：为生物传感器装上“智能信号开关”

医院诊断心梗主要依靠肌钙蛋白cTnI/cTnT，但这类蛋白标志物释放滞后，发病3-4小时血液中浓度才会明显上升，而心梗发作后黄金救治时间仅12小时。miR-499是近年公认的超早期心梗标志物：心肌受损后血液中miR-499含量就会急剧升高，是实现极早期筛查的理想靶点。我院科研团队与协同单位合作，创新构建了一种基于多重等温转录扩增与硫黄素T/G-四链体（MITA-ThT/G4-CAS）循环放大系统的信号开关型生物传感器，这项技术如同为检测体系安装了一个高灵敏的“智能信号开关”，一旦识别到目标分子，便自动启动多级放大程序，将微弱的识别事件转化为强烈的荧光信号，彻底解决早期微量miRNA检测瓶颈，让检测“看得见、辨得清”。

PART 02

精准诊断：捕捉心梗的“分子指纹”

基于这一创新技术，研究团队进一步实现了对AMI相关标志物miR-499的超高灵敏检测。该传感器巧妙设计了三重信号，通过靶标miR-499识别后，依次激活转录模板组装、T7启动子重构和G-四链体荧光信号输出，形成双重信号放大的级联反应，为检测特异性提供了双重保障。实验表明，该传感器能够在极低浓度下精准捕捉目标分子，实现阿摩尔级超高灵敏检测，检测灵敏度远超传统方法。在临床血清样本验证中，该传感器对AMI的诊断灵敏度和特异性均表现优异。这意味着，未来临床医生可能通过这一智能检测技术实现急性心肌梗死的超早期快速精准筛查，为抢救患者生命争取宝贵时间。

PART 03

从实验室到临床：让科研成果惠及患者

该研究推动生物传感从“单一信号响应”向“智能级联放大”升级，实现了等温核酸扩增、G-四链体信号转导与临床精准诊断的深度融合。该技术体系灵敏度高、特异性强、操作简便，无需复杂的热循环设备，未来可进一步集成微流控芯片与便携式荧光检测设备，开发适用于急诊科和基层医疗机构的AMI快速诊断工具，为临床早筛和预后监测提供新手段。

这套新型生物传感器未来可实现三大应用场景：

1、急诊超早期分诊：针对胸痛、胸闷疑似心梗患者，快速开展血液筛查，弥补肌钙蛋白检测滞后缺陷，快速区分高危心梗人群；

2、社区/基层大规模筛查：适合中老年心血管高危人群定期体检，实现心梗风险提前预警；

3、便携化检测开发：设备简单、试剂便宜，可结合微型荧光读数设备，实现院前、居家即时初筛。

该研究由湖南工程学院张何教授团队与我院余晓巍副主任药师团队联合攻关，蒋佳林、傅昕、马文杰、谢宇涵等科研骨干共同参与，依托湖南省自然科学基金、湖南省教育厅科研项目、湖南大学化学生物传感国家重点实验室开放基金完成。此次成果发表是院校深度合作与协同攻关的重要突破，标志着我市在心血管疾病快速诊断与分子识别技术交叉研究领域跻身国际前沿，彰显了我院在心血管疾病快速诊断与智能分子识别技术交叉研究领域的创新实力与学术影响力。

下一步，研究团队将持续深化院校协同创新机制，扩大临床样本验证规模，优化检测体系稳定性与重现性，加速推进POCT（即时检测）设备的小型化与集成化研发，致力于将这一高灵敏度、高特异性的检测技术从实验室推向临床一线，切实转化为服务临床决策、造福心血管疾病患者的诊疗手段，为实现“健康中国”战略贡献科技力量。