一种新型微米厚多孔涂层，具有无与伦比的生物标志物检测能力

世界许多地区的人口老龄化和久坐不动的生活方式被认为会大大增加患有多种慢性病的人数。此外，气候变化以及土地使用和旅行模式的变化，不断增加传染病在当地和全球出现和传播的风险

能够快速诊断所有这些疾病的存在和病程对医疗保健系统构成了越来越大的挑战——只有在医生办公室和先进医疗设施之外的有效护理点（POC）诊断测试的帮助下，才能应对这一挑战

在新冠肺炎大流行期间，POC检测为人们带来了许多好处，但这种方法需要更广泛地应用，并使医生和患者能够更深入地探究病理状况。目前的POC诊断技术只测量单个疾病生物标志物，有时测量属于同一类分子的几个生物标志物（如不同的RNA、蛋白质或抗体）

然而，测量不同分子类别的多种生物标志物可以更全面地了解疾病的状态、严重程度和随时间的进展，甚至可以解释疾病发展的人与人之间的差异

电化学生物传感器可以将小样本生物流体（如血液、唾液或尿液）中存在的生物标志物形式的化学信号转换为强度与生物标志物检测量相对应的电信号，从而为许多POC诊断问题提供答案

原则上，不同生物标志物分子的多个传感器可以组合在多个传感器阵列中，重要的是，哈佛大学Wyss研究所率先开发的薄防污涂层工程已经避免了对抗“生物污垢”的斗争，即以前样品中所含的非特异性生物分子对电极表面不可避免的破坏

现在，Wyss研究所的研究团队与韩国的几个合作机构一起，通过开发一种厚度为1微米（细菌直径）的新型纳米复合多孔防污涂层，使电化学诊断传感朝着更广泛的应用又向前迈出了关键一步，该涂层比以前的涂层厚约100倍

涂层增加的厚度和其中的工程多孔网络允许将更多数量的生物标志物检测探针结合到传感器中，因此，灵敏度比以前的同类最佳传感器高出17倍，同时还提供了卓越的防污能力

在他们的概念验证研究中，研究人员构建了传感器，该传感器结合了检测临床样本中COVID-19特异性核酸、抗原和宿主抗体生物标志物靶点的能力，具有高灵敏度和特异性。他们的发现发表在《自然通讯》上

“我们的新型厚孔乳液涂层直接解决了目前阻碍电化学传感器作为多种情况下全面POC诊断的中心部件广泛使用的关键障碍，”最后一位作者、Wyss创始董事Donald Ingber，医学博士、博士说。

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院生物启发工程教授

2019年，Wyss研究所的电化学传感器项目发表了第一篇里程碑式的论文，报告了第一种具有前所未有的生物传感能力的防污涂层

在一系列关键的后续研究中，该团队通过进一步推进涂层的纳米化学，使电极对生物标志物更加敏感，增加了重要的多路复用能力，并开发了降低成本的制造方法，从而增加了电化学传感的潜力

该团队在Wyss的eRapid平台中设计的最先进的生物传感器具有一个功能集，该功能集已经能够将其转换到一些临床环境中

然而，该团队使用的涂层方法将整个传感器芯片暴露在纳米复合材料溶液中，只允许在整个传感器表面形成约10纳米的相对较薄的涂层，这在几个方面限制了传感器的功能

例如，涂层的薄直径限制了可以装载到其中的探针的最大数量，这对于仍然需要在小样本量下工作的较大多路复用传感器来说尤其重要，对于将多路复用传感器小型化以用于便携式POC诊断设备来说更是如此

“在这项新研究中，我们为这个问题提出了一个全新的解决方案，使涂层厚了100倍。我们的新方法利用喷墨打印方法，使我们能够将这种厚涂层非常局部地应用于单个传感器元件，”前Wyss高级科学家Pawan Jolly博士说，他在开发eRapid平台方面发挥了重要作用

“这开辟了新的可能性：首先，我们可以在涂层中包括更高数量的生物标志物检测探针，在未来，复杂阵列中的传感器可以通过应用专门针对特定生物标志物模式的纳米复合化学物质来单独解决