综述:Theranostic advances and the role of molecular imprinting in disease management(诊疗一体化进展及分子印迹技术在疾病管理中的作用)

《iScience》:Theranostic advances and the role of molecular imprinting in disease management

【字体: 时间:2025年03月27日 来源:iScience 4.6

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  这篇综述系统阐述了分子印迹聚合物(MIPs)在疾病诊疗一体化(theranostics)中的革命性应用。作者团队详细解析了MIPs作为"人工抗体"在生物传感(如电化学/光学/压电传感器)、靶向给药(DDS)和影像引导治疗中的独特优势,重点探讨了其对癌症(CD59/HER2靶向)、感染性疾病(SARS-CoV-2 RBD识别)和慢性病(阿尔茨海默症tau蛋白检测)的精准诊疗价值,同时指出规模化生产和临床转化面临的挑战。

  

分子印迹技术的诊疗革命

分子印迹聚合物(MIPs)的崛起为现代医学带来了范式转变。这些具有预定分子识别位点的人工材料,通过模拟天然抗体的结合特性,正在重塑疾病诊断与治疗的边界。从原理上看,MIPs通过模板分子与功能单体(如甲基丙烯酸模拟Glu/Asp)的共价/非共价相互作用形成特异性空腔,其卓越的化学稳定性(耐受极端pH/温度)和可重复使用性远超生物抗体。最新计算模拟技术(如分子动力学)的引入,更使MIPs设计从"试错法"迈向理性化阶段。

疾病诊断的精准利器

在生物传感领域,MIPs展现出令人瞩目的多样性:电化学传感器检测SARS-CoV-2核衣壳蛋白(ncovNP)的灵敏度达15 fM;表面增强拉曼散射(SERS)-MIPs对癌胚抗原(CEA)的检测限低至0.064 pg/mL;而压电石英晶体微天平(QCM)可实时监测胆红素动态变化。特别值得关注的是:

  • 癌症诊断:CA15-3印迹传感器通过聚甲苯胺蓝膜实现12倍选择特异性
  • 感染性疾病:肝炎E2蛋白印迹传感器15分钟完成检测
  • 神经退行性疾病:p-Tau-441印迹电极检测限达0.02 pM

影像学应用同样精彩。染料标记的MIPs成功实现透明质酸(肝纤维化标志物)的细胞成像,双发射荧光MIPs(DE-MIPs)更开发出180秒快速检测多巴胺的试纸条。

靶向治疗的智能突破

MIPs在给药系统(DDS)中展现出三重优势:
1)保护药物免受酶降解
2)通过EPR效应被动靶向
3)响应肿瘤微环境(pH/GSH/温度)
典型案例包括:

  • 阿霉素(DOX)负载的ZIF-8@MIPs在pH5.0下释放率达95%
  • 沙利度胺印迹温敏颗粒(60-200 nm)选择性释放R-对映体
  • 线粒体靶向荧光MIPs(Mito-FMIP)使CT26肿瘤体积缩小66%

在抗感染领域,万古霉素负载的pH响应MIPs对金黄色葡萄球菌抑制率达92%;而COVID-19治疗中,RBD印迹MIPs有效阻断病毒与ACE2结合。

诊疗一体化的未来图景

最前沿的研究正将诊断与治疗无缝衔接:

  • 双模板MIPs整合荧光硅纳米粒(FSiO2)和钆掺杂量子点(SiGdQDs),同步实现MRI/荧光成像与DOX/Ce6联合治疗
  • HER2印迹MIPs选择性杀伤HER2+细胞(凋亡率提升3倍)
  • 自产H2O2的降解型MIPs通过Fenton反应增强化学动力学治疗

挑战与机遇并存。尽管存在大分子印迹效率低(如蛋白质构象动态性)、规模化生产标准缺失等问题,但人工智能辅助设计、杂化纳米材料(如石墨烯-MIPs复合物)等创新方向,正推动MIPs向个性化医疗的终极目标迈进。随着UNAM等研究中心持续突破,这项技术有望在未来十年重塑疾病管理格局。

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