临床研究院/疑难疾病精准研究中心-神经网络增强的电化学/SERS双模式微流控平台用于糖尿病
创面渗出液中白细胞介素-6的精准检测
持续性炎症反应会破坏糖尿病创面正常的愈合进程。在这一病理过程中，白介素-6（IL-6）作为免疫调控核心介质，因其在细菌感染等炎症过程中展现出的高度特异性与敏感性，已成为评估创面炎症状态的重要生物标志物。因此，建立精准的IL-6即时检测方法对指导糖尿病创面的临床干预具有重要意义。
现有的ELISA技术作为临床IL-6检测的常规方法具有较高的可靠性，但其冗长的检测流程严重制约了临床即时检测的需求。相比之下，电化学（EC）生物传感器以其简便、快速、低成本的优势展现出良好的应用前景，但在检测低浓度目标物时，EC技术易受复杂生物样本中干扰基质的影响。表面增强拉曼散射（SERS）技术在检测中具有极高的灵敏度，但单一SERS检测的准确性同样会受到不均匀基底的限制。因此，构建可同时进行EC和SERS双模式检测的小型化平台，充分发挥EC与SERS技术的互补优势，是实现IL-6超灵敏、高准确性即时检测的关键。此外，尽管双模式检测可以通过交叉验证进行相互校准，但EC和SERS数据的相对权重却很少被研究利用，导致在定量分析复杂生物样本中低浓度IL-6时存在评价标准偏差，从而影响准确性。
为了解决上述难题，上海市第一人民医院临床研究院/疑难疾病精准研究中心唐宁副研究员和创伤骨科顾松副主任医师、上海交通大学崔大祥教授合作，提出了一个联合EC/SERS双模式检测的微流控平台，可完成超灵敏、低成本、高准确性糖尿病创面渗出液中IL-6的检测。微流控芯片采用模块化设计，混合区锯齿状微结构能够有效产生流体扰动，进而提高Au@4-MBA/Ag核壳纳米拉曼探针与样本中IL-6的结合效率。在检测区，与Au@4-MBA/Ag核壳纳米探针结合的IL-6被电化学工作电极的抗体进一步捕获，形成增强的"三明治"免疫复合物，在此基础上实现EC和SERS的双模式同时检测。在该双模式微流控检测平台中，EC和SERS的检测限分别达到0.085 pg/mL和0.047 pg/mL。为了进一步提高IL-6浓度定量的准确性，本研究创新性地引入了基于自注意力机制辅助的神经网络算法（NN-SA），通过动态优化双模式信号的权重分配，使定量结果的准确性得到显著提升。临床验证结果表明，该平台检测结果与传统ELISA方法高度一致，为糖尿病创面炎症状态的即时、精准评估提供了可靠的技术支持。
相关成果以“Neural Network−Enhanced Electrochemical/SERS Dual-Mode Microfluidic Platform for Accurate Detection of Interleukin‑6 in Diabetic Wound Exudates”为题发表在分析化学TOP期刊《Analytical Chemistry》（中科院1区）。临床研究院/疑难疾病精准研究中心唐宁副研究员为最后通讯作者，顾松副主任医师和崔大祥教授为论文共同通讯作者，论文第一作者为陈铭睿。该项工作还得到了国家自然科学基金、上海市扬帆项目和松江科技攻关项目的资助支持。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.4c05537
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