近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员杨慧团队在《先进科学》发表研究成果。研究团队从头构建了一套完整的免洗式数字生物传感技术体系，他们将芯片设计、光学成像到信号解析与数字计数，全部统一于一个可便携化的平台之上。

研究团队在芯片上集成高折射率介质微球阵列，使其充当“片上放大镜”，通过近场光学聚焦与散射信号放大效应，单个80纳米的金纳米颗粒在常规明场显微镜和低数值孔径物镜下即可产生高信噪比的清晰成像。

该平台以500帧/秒的高速成像实时追踪每一个金纳米颗粒探针，解析其位移、速度与驻留时长等动力学信息，并据此建立了一套分类逻辑：自由扩散颗粒仅短暂出现；非特异性吸附颗粒通常在反应初期即固定在芯片表面；而真正由待测靶标识别产生的特异性结合颗粒则表现为持续的受限布朗运动。

基于这三类截然不同的“动力学指纹”，平台能够在无需任何洗涤步骤的条件下，从复杂背景中识别并计数真实结合事件，动态结合过程真伪甄别的检测。

该技术体系在心肌肌钙蛋白I检测中得到了充分映射。该平台对心肌肌钙蛋白I的检测限达到0.051皮克每毫升，即使在未稀释人血清中，仍保持良好的线性和特异性，并可与便携式光学设备结合，实现超灵敏、快速和免洗检测。

对于心梗患者而言，从症状出现到球囊扩张的每一分钟都关乎心肌存活。然而，传统的超灵敏检测手段虽然精准，却依赖大型实验室设备，从采血到出结果往往需要数小时；而急诊快检虽然便捷，灵敏度却不足以捕捉超急性期仅微幅升高的心肌肌钙蛋白。构成了一个典型的“灵敏度-速度-可及性”三角困境。

该研究通过物理创新、信息策略与数字计数的三重协同，在同一体系中同时响应了灵敏度、速度、可及性的需求。更广泛地看，该研究展示了将单分子动力学分析从复杂实验室光学系统迁移至便携式平台的可行性，为未来面向急诊分诊、基层医疗、灾难救援和居家监测等场景的新一代生物传感技术提供了可复制、可扩展的基础架构。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/advs.76076

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