深圳大学研发光学传感器，可在肿瘤显现前检测癌症

深圳大学的研究人员开发出一种高灵敏度光学传感器，能够检测血液中亚阿摩尔浓度级别的癌症生物标志物。这一浓度水平极低，样本中只需存在几个分子即可产生可测量的信号。该研究成果发表在《Optica》期刊上，表明这项技术最终可能实现通过简单的血液检测，在影像扫描显示肿瘤之前就发现癌症。

该传感器结合了DNA纳米结构、量子点、CRISPR基因编辑技术以及二维半导体二硫化钼（MoS₂）来实现其检测能力，无需传统的分子扩增方法，而这些方法往往耗时且成本高昂。news-medical+1

传感器的工作原理

该设备依赖于二次谐波产生（SHG），这是一种非线性光学过程，其中入射光被转换为波长减半的光。研究人员使用DNA四面体——完全由DNA自组装而成的金字塔状结构——将量子点精确定位在距离MoS₂表面纳米级的距离上。这些量子点增强了局部光场，从而增强了SHG信号。

当CRISPR-Cas12a蛋白识别到目标生物标志物时，它会切断系链量子点的DNA，导致SHG信号出现可测量的下降。由于SHG产生的背景噪声极小，即使是痕量浓度的生物标志物也能被检测到。news-medical+1

"我们不再仅仅将DNA视为一种生物物质，而是将其用作可编程的构建模块，使我们能够以纳米级精度组装传感器的各个组件，"研究团队负责人张晗说道。

临床验证

研究团队使用与肺癌相关的微RNA生物标志物miR-21对传感器进行了测试。在缓冲溶液中验证其性能后，研究人员成功地在肺癌患者的人体血清样本中实现了检测，模拟了真实世界的血液检测条件。

"这个传感器表现非常出色，证明了整合光学、纳米材料和生物学可以成为优化设备的有效策略，"张说。"该传感器还具有高度特异性——能够忽略其他相似的RNA链，只检测肺癌目标。"

这种传感技术的可编程特性意味着它有可能被改造用于检测病毒、细菌、环境毒素，或阿尔茨海默病等疾病的生物标志物。

未来发展方向

研究人员现在计划将光学装置小型化，目标是创建一种适合床边使用、诊所或资源匮乏地区使用的便携式设备。张晗表示，这项技术可以让医生每天或每周监测患者的生物标志物水平来评估治疗效果，而不必等待数月才能获得影像学结果。