近日，中國科學院合肥物質院健康所/合肥腫瘤醫院王宏志研究團隊在抗腫瘤藥物甲氨蝶呤血藥濃度快速監測研究中取得重要突破。團隊成功構建了一種通過適配體分子橋連等離子體納米顆粒的雙功能傳感器芯片——PlasmoBridge，實現了抗腫瘤藥物甲氨蝶呤血藥濃度的超靈敏、特異性和可重復的檢測，為臨床血藥濃度快速監測提供了一種創新的可行方案。相關研究成果發表于國際權威期刊Biosensors and Bioelectronics（DOI: 10.1016/j.bios.2025.118081）。
圖1 PlasmoBridge：一種基于適配體-納米粒子雙組裝結構的穩定等離子體熱點，可實現血液中甲氨蝶呤的捕獲與快速超靈敏監測。
甲氨蝶呤（Methotrexate, MTX）是一種常用的抗腫瘤化學藥物，該藥物治療窗窄、個體差異大，臨床上對其血藥濃度的實時監測至關重要。傳統的高效液相色譜-質譜聯用（LC–MS/MS）和酶倍增免疫測定（EMIT）方法存在成本高、檢測周期長、靈敏度不足及交叉反應等局限性，因此對臨床上患者個體化用藥指導意義不足；表面增強拉曼光譜(SERS)具有獨特的分子“指紋”能力，可以為實現藥物低成本、快速、高靈敏的藥物濃度監測提供一種新的思路。
研究團隊通過適配體分子橋連銀納米顆粒構建等離激元橋的傳感器芯片，該材料兼具增強化合物信號的穩定熱點“結構”和特異性捕獲MTX的分子效應。將進行簡單前處理后的樣品置于芯片上時，MTX就會被適配體特異的捕獲到“熱點”中，產生強烈的SERS信號，實現MTX分子的特異性超靈敏檢測。該芯片性能表現卓越，對血清中MTX檢測限低至4.64×10-8M。通過卷積神經網絡(CNN)輔助分析MTX和適配體的信號特征，獲得在1×10-7M至1×10-4M范圍內具有良好線性關系和較低均方根誤差的MTX檢測模型。在骨肉瘤小鼠模型中，研究團隊利用PlasmoBridge平臺實時監測血清MTX濃度，并基于CNN模型實現個體化用藥調控；結果表明，經藥物濃度監測指導調整后的MTX劑量在維持抗腫瘤療效的同時，顯著減少了藥物引起的肝、腎及腸黏膜損傷，顯示出良好的安全性和臨床轉化潛力。該研究提出了“適配體-納米橋”策略用于穩定熱點調控與分子靶向富集，兼具高靈敏度、快速檢測與便攜應用等優勢，為實現抗腫瘤藥物甲氨蝶呤血藥濃度快速監測與臨床個體化用藥提供了新策略。
健康所碩士研究生曹文、博士后黃光耀、博士研究生方樂為論文共同第一作者，王宏志研究員、黃光耀博士后、王君萍主任藥師為論文的通訊作者，上述研究工作得到中國科學院合肥物質院院長基金等項目的支持。
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