这种新血液检测有望在影像检查发现前揪出癌症

蛋白质、DNA片段等生物标志物能提示癌症是否存在、进展情况或患病风险，但疾病早期这些标志物浓度极低，常规工具难以检测。
深圳大学韩张团队研发的传感器结合DNA纳米结构、量子点和CRISPR基因编辑技术，通过二次谐波产生（SHG）这种光基方法检测微弱生物标志物信号。韩张表示，若成功，该方法或能简化疾病治疗、提高生存率并降低整体医疗成本。
在Optica出版集团旗下的高影响力期刊《Optica》中，该团队报告此设备能在患者样本中检测到亚阿托摩尔水平的肺癌生物标志物，即使只有少量分子存在，系统也能产生清晰可测的信号。由于平台可编程，未来或可用于识别病毒、细菌、环境毒素，以及阿尔茨海默病等疾病相关的生物标志物。
韩张指出：“这种方法有望实现肺癌的早期诊断，在肿瘤还无法通过CT扫描发现时就进行简单的血液筛查。它还能帮助推进个性化治疗，医生可每天或每周监测患者的生物标志物水平来评估药物疗效，而非等待数月的影像结果。”
**无扩增光学传感技术**
目前多数生物标志物检测需化学扩增来增强微弱分子信号，这增加了时间、复杂性和成本。研究人员旨在打造一种无需额外步骤的直接检测策略。
该系统依赖SHG——一种非线性光学现象，即入射光转化为波长减半的光。在此设计中，SHG发生在二维半导体二硫化钼（MoS₂）表面。
为精确定位传感组件，团队构建了DNA四面体——完全由DNA形成的小型金字塔状纳米结构。这些结构将量子点固定在距MoS₂表面精确控制的距离处，量子点能增强局部光场并放大SHG信号。
随后融入CRISPR-Cas基因编辑技术以识别特定生物标志物。当Cas12a蛋白检测到目标时，会切断锚定量子点的DNA链，引发SHG信号可测量的下降。由于SHG背景噪声极低，系统能以高灵敏度检测极 low 浓度的生物标志物。
韩张表示：“我们不只是将DNA视为生物物质，还把它用作可编程构建模块，能以纳米级精度组装传感器组件。通过结合有效降低背景噪声的光学非线性传感与无扩增设计，我们的方法在速度和精度间实现了独特平衡。”
**在人血清中成功检测肺癌**
为评估实际性能，研究人员聚焦miR-21（一种与肺癌相关的microRNA生物标志物）。在确认设备能在受控缓冲液中检测miR-21后，他们使用肺癌患者的人血清模拟实际血液检测。
韩张称：“传感器表现极佳，表明整合光学、纳米材料和生物学是优化设备的有效策略。传感器还具有高度特异性——能忽略其他类似RNA链，只检测肺癌目标。”
下一步目标是缩小光学系统，研发便携式版本，以便在床边、门诊或医疗资源有限的偏远地区使用。