然而，現(xiàn)有的淚液分析方法面臨著三大障礙：1）淚液中目標(biāo)分子的濃度極低（通常在皮摩爾水平）；2）可收集的淚液量很小（僅微升水平）；3）同時(shí)檢測多種生物標(biāo)志物有困難。這些挑戰(zhàn)不可避免地導(dǎo)致了不準(zhǔn)確的診斷。此外，基于質(zhì)譜和或免疫分析的方法通常需要大型分析實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，這使得POCT即時(shí)檢測變得困難。

該研究開發(fā)了一種無線便攜式淚液分析傳感器，僅需3mL淚液即可靈敏檢測淚液中的干眼綜合癥（DES）相關(guān)的四種細(xì)胞因子（IFN-γ、IL-6、TNF-α、MMP-9），檢出限低至0.1 pg/mL。該研究為開發(fā)個(gè)性化、準(zhǔn)確診斷多種眼病的淚液傳感器奠定了基礎(chǔ)。

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種無線便攜式淚液分析傳感器，可以對淚液中的四種細(xì)胞因子——干擾素-γ（IFN-γ）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）進(jìn)行靈敏的定量分析。這四種淚液細(xì)胞因子與干眼癥（DES）密切相關(guān)。

該傳感器的檢測策略基于DNA四面體框架（DTF）與三維雜交鏈反應(yīng)（3D-HCR）放大器的偶聯(lián)。最近，框架核酸使制造用于癌癥診斷、藥物遞送、生物計(jì)算和智能治療的多維有序納米結(jié)構(gòu)成為可能。此外，雜交鏈反應(yīng)（HCR）提供了在各種環(huán)境中對分子信號(hào)進(jìn)行多重、等溫、無酶放大的解決方案，因此已被用于生物檢測、原位成像和DNA納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。然而，其在淚液分析中的應(yīng)用仍存在空白。

在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用DNA四面體框架（DTF）有效地捕獲了具有可控多分支臂的3D-HCR產(chǎn)物。3D-HCR產(chǎn)物的組裝由特定細(xì)胞因子觸發(fā)，傳統(tǒng)的1D-HCR具有不可控多分支臂，表現(xiàn)出相對較低的擴(kuò)增效率，而3D-HCR產(chǎn)物顯示出11.0倍的電化學(xué)信號(hào)增強(qiáng)。3D-HCR器件能夠以100pg/mL、1pg/mL、1pg/mL和0.1pg/mL的檢測限對MMP-9、IFN-γ、IL-6和TNF-α進(jìn)行靈敏檢測，且僅需3mL眼淚。

研究團(tuán)隊(duì)使用所開發(fā)的傳感器和商業(yè)ELISA試劑盒對臨床干眼癥（DES）樣本進(jìn)行的雙盲測試顯示，兩者之間沒有顯著差異。與單一生物標(biāo)志物診斷相比，基于多種生物標(biāo)志物的這種傳感器的診斷準(zhǔn)確性提高了約16%。