抽血可不好玩，所以检验别用针了！

值得注意的是，这些生物标志物可不仅仅存在于我们的血液，它们也存在于细胞周围的稠密液体介质，只不过含量极低，很难被检测。

现在圣路易斯华盛顿大学McKelvey工程学院的工程师开发了一种微针贴片，可以应用于皮肤，捕捉感兴趣的生物标志物，由于其前所未有的灵敏度，允许临床医生检测到它的存在。

这项技术成本低，便于临床医生或患者自己使用，而且不需要去医院抽血。

这项研究由机械工程与材料科学系的Srikanth Singamaneni教授实验室完成，于1月22日在线发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上。

Singamaneni说，除了低成本和易用性外，这些微针贴片还有另一个优于抽血的优点，也许对某些人来说，这是最重要的特点：“它完全没有疼痛。”

微针贴片寻找生物标志物类似于血液检测。但是微针并没有使用溶液来发现和量化血液中的生物标志物，而是直接从包围我们皮肤细胞的液体中捕获它，这种液体被称为真皮间质液（ISF）。一旦生物标志物被捕获，它们就会以同样的方式被检测出来——用荧光来指示它们的存在和数量。

ISF是生物分子的丰富来源，从神经递质到细胞废物，无所不包。然而，要分析ISF中的生物标志物，传统的方法一般需要从皮肤中提取ISF。这种方法很困难，通常可以获得的ISF量不足以进行分析。这一直是微针生物传感技术发展的主要障碍。替代方案是直接捕获ISF中的生物标记物而不必提取ISF。

研究小组有一种秘密武器：“等离子荧光”，一种超亮荧光纳米标签。与传统的荧光标记相比，当使用等离子体荧光在微针贴片上进行检测时，靶蛋白生物标记物的信号亮度约为1400倍，即使在低浓度下也能被检测到。

Singamaneni实验室的研究生、论文的主要作者之一Zheyu（Ryan）Wang说：“以前，生物标志物的浓度必须在每毫升液体几微克左右。这远远超出了现实世界的生理范围。但是使用等离子荧光，研究小组能够检测出每毫升皮克数量级的生物标志物。”

这些贴片用途广泛，对医学、病人护理和研究都将产生真正的影响。将允许提供者监测生物标志物随着时间的推移，尤其是当涉及到了解免疫如何发挥在新的疾病。

例如，研究COVID-19疫苗的研究人员需要知道人们是否产生了正确的抗体，以及持续多长时间。Singamaneni说：“让我们贴上一个贴片，看看这个人是否有针对COVID-19的抗体，抗体水平如何。”

或者，在紧急情况下，“当有人抱怨胸痛，他们被救护车送往医院时，我们希望此时此地，贴片可以应用，”刚从Singamaneni实验室毕业的学生、论文的主要作者之一Jungyi Luan说。“无需去医院抽血，急救人员可以使用微针贴片检测肌钙蛋白（肌钙蛋白是心肌梗死的生物标志物）。”

对于需要定期监测的慢性病患者来说，微针贴片可以消除不必要的去医院的次数，节省金钱、时间和不适感——很多不适感。

贴片几乎无痛。它们深入皮肤组织约400微米，甚至触碰不到感觉神经。

在实验室里，使用这项技术可以限制研究所需的动物数量。有时研究需要连续进行大量测量，以捕捉生物标志物的涨落——例如，监测脓毒症的进展。有时候，那意味着很多小动物。Singamaneni说：“我们可以大大减少这类研究所需的动物数量。”

其意义将是巨大的。

他说，还有很多工作要做，我们必须确定临床临界值，也就是说，ISF中对应正常与异常水平的生物标志物范围我们将必须确定什么水平的生物标志物是正常的，什么水平的是病理的。他的研究小组正在研究远距离和恶劣条件下的分娩方法，为改善农村医疗提供选择。

目前的评估方法需要分离局部组织，不允许连续的检查。Singamaneni和Scheller正在开发一个更好的平台，以实现对当地生物标志物浓度的长期监测。

机械工程与材料科学系的Srikanth Singamaneni教授和生物医学工程系的助理教授Jai S.Rudra还在共同研究通过阻断可卡因进入大脑的能力而起作用的“可卡因疫苗”。

候选疫苗的问题是不持久，需要频繁注射。Singamaneni和Rudra希望找到一种更好的方法来确定疫苗效力何时减弱。Singamaneni说：“我们已经证明，我们可以利用这些贴片来了解一个人是否仍在产生必要的抗体。不需要抽血。”

原文检索：Microneedle patch for the ultrasensitive quantification of protein biomarkers in interstitial fluid

（生物通：伍松）