近日，jdb电子 黄又举教授团队在用于结核性脑膜炎准确评估的比色可视化生物传感器方面取得新进展。相关研究结果以“Diagnostic-Mediated Interactive Superlattices Engineering for Threshold-Saltatory Visual Assessment of Tuberculous Meningitis”为题发表在ACS Nano (Q1, IF=15.8)。DOI: 10.1021/acsnano.5c21167。

传统的分析检测方法追求生物标志物浓度的线性变化，以准确评估样本中的生物标志物。这在常规疾病的诊断中发挥着重要作用，因为它能为医生提供基于线性关系的诊断信息。然而，在特殊疾病领域，情况则大不相同。以结核性脑膜炎标志物L-色氨酸(L-Trp)变化为例：随着疾病的进展，该生物标志物的浓度会出现非线性波动。这种非线性波动给传统的线性检测方法带来了难题，存在误诊的风险。

为解决这一问题，jdb电子-jdb电子游戏 黄又举教授和丁彩萍副教授团队从生物传感器探针材料的设计入手，利用纳米技术和分子自组装技术构建特殊结构。通过创新的材料设计、多色信号整合以及智能数据分析，研发出一种基于铂基超晶格(Pt MALs)的交互式可视化生物传感器，以“阈值突跃式”颜色变化为核心，实现了TBM的快速精准诊断与病情动态监测，解决了结核性脑膜炎早期诊断中生物标志物动态非线性变化监测的问题。这种超晶格材料通过配位键与范德华力精准组装，形成原子级分散的铂层与有机配体双层结构的单原子层超晶格探针，如同为L-Trp量身打造的“智能信号转换器”，能将分子浓度变化直接转化为肉眼可辨的颜色信号。

该传感器的核心突破在于“双信号联动”机制，触发“阈值特异性”颜色变化:

Ø 当L-Trp浓度低于0.2 μM(早期TBM)时，其代谢产物丙酮酸会触发Pt MALs的类过氧化物酶活性，催化H₂O₂生成活性氧，将底物TMB氧化为蓝色产物，且蓝色强度随浓度降低而增强；

Ø 当L-Trp浓度高于0.2 μM(病情恶化阶段)时，其另一代谢产物吲哚会与DMABA试剂特异性结合，生成粉红色复合物，同时过量H₂O₂会导致Pt MALs结构解体，黄色(强酸环境使蓝色变化)信号逐渐衰减，最终呈现“粉黄叠加”的多色渐变。

这种“低于阈值单色调、高于阈值多色渐变”的跳跃式响应，使颜色色相变化跨度达到134°，远超单一颜色信号的辨识度，彻底解决了传统检测中“信号模糊、判断主观”的问题。为进一步提升临床适用性，团队将逻辑门运算与颜色信号分析相结合，构建了三级判别体系。其辨别背景噪声和特定底物的能力使其成为结核性脑膜炎筛查的理想工具，有效实现对健康人群、早期TBM患者与病情恶化患者的精准区分。

图1 结构介导交互式可视化传感器实现“阈值特异性”响应L-Trp用以准确评估TBM疾病进展的示意图

jdb电子-jdb电子游戏 博士研究生陈子康为第一作者，黄又举教授和丁彩萍副教授为共同通讯作者。jdb电子 为第一完成单位。研究获得浙江省“尖兵领雁”研发项目(2024C03195)、国家自然科学基金重点项目(U25A20385)、浙江省“尖兵领雁”研发项目(2025C02250(SD2))、jdb电子 跨学科交叉团队项目(2024JCXK01)等项目资助。