近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院健康所/合肥腫瘤醫(yī)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(jiān)測研究中取得重要突破。團隊成功構(gòu)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(xiàn)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(fù)的檢測，為臨床血藥濃度快速監(jiān)測提供了一種創(chuàng)新的可行方案。相關(guān)研究成果以題為《PlasmoBridge: Stable hotspot engineering and targeted Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) monitoring of methotrexate》發(fā)表于國際權(quán)威期刊 Biosensors and Bioelectronics （DOI: 10.1016/j.bios.2025.118081）。

甲氨蝶呤（Methotrexate, MTX）是一種常用的抗腫瘤化學(xué)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(jiān)測至關(guān)重要。傳統(tǒng)的高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)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(yīng)等局限性，因此對臨床上患者個體化用藥指導(dǎo)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(xiàn)藥物低成本、快速、高靈敏的藥物濃度監(jiān)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(gòu)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(wěn)定熱點“結(jié)構(gòu)”和特異性捕獲MTX的分子效應(yīng)。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(chǎn)生強烈的SERS信號，實現(xiàn)MTX分子的特異性超靈敏檢測。該芯片性能表現(xiàn)卓越，對血清中MTX檢測限低至4.64×10^-8M。通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(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(nèi)具有良好線性關(guān)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(jiān)測血清MTX濃度，并基于CNN模型實現(xiàn)個體化用藥調(diào)控；結(jié)果表明，經(jīng)藥物濃度監(jiān)測指導(dǎo)調(diào)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(zhuǎn)化潛力。該研究提出了“適配體-納米橋”策略用于穩(wěn)定熱點調(diào)控與分子靶向富集，兼具高靈敏度、快速檢測與便攜應(yīng)用等優(yōu)勢，為實現(xiàn)抗腫瘤藥物甲氨蝶呤血藥濃度快速監(jiān)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(xué)院合肥物質(zhì)院院長基金等項目的支持。

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566325009571

圖1 PlasmoBridge：一種基于適配體-納米粒子雙組裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定等離子體熱點，可實現(xiàn)血液中甲氨蝶呤的捕獲與快速超靈敏監(jiān)測。