近日，中国科学院合肥物质院健康所（中国科学院合肥肿瘤医院）王宏志医研融合研究团队在抗肿瘤药物甲氨蝶呤血药浓度快速监测研究中取得重要创新突破。团队成功构建了一种通过适配体分子桥连等离子体纳米颗粒的双功能传感器芯片——PlasmoBridge，实现了抗肿瘤药物甲氨蝶呤血药浓度的超灵敏、特异性和可重复的检测，为临床血药浓度快速监测提供了一种创新的可行方案。相关研究成果以题为《PlasmoBridge: Stable hotspot engineering and targeted Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) monitoring of methotrexate》发表于国际传感器领域权威期刊 Biosensors and Bioelectronics （中科院一区TOP，IF=10.5）。王宏志研究员、黄光耀博士后、王君萍主任药师为论文的通讯作者，硕士研究生曹文、博士后黄光耀和博士研究生方乐为本文的共同第一作者；中国科学院合肥物质院健康所（中国科学院合肥肿瘤医院）为第一完成单位和通讯作者单位。

甲氨蝶呤（Methotrexate, MTX）是一种常用的抗肿瘤化学药物，该药物治疗窗窄、个体差异大，临床上对其血药浓度的实时监测至关重要。传统的高效液相色谱-质谱联用（LC–MS/MS）和酶倍增免疫测定（EMIT）方法存在成本高、检测周期长、灵敏度不足及交叉反应等局限性，因此对临床上患者个体化用药指导意义不足；表面增强拉曼光谱(SERS)具有独特的分子“指纹”能力，可以为实现药物低成本、快速、高灵敏的药物浓度监测提供一种新的思路。

研究团队通过适配体分子桥连银纳米颗粒构建等离激元桥的传感器芯片，该材料兼具增强化合物信号的稳定热点“结构”和特异性捕获MTX的分子效应。将进行简单前处理后的样品置于芯片上时，MTX就会被适配体特异的捕获到“热点”中，产生强烈的SERS信号，实现MTX分子的特异性超灵敏检测。该芯片性能表现卓越，对血清中MTX检测限低至4.64×10^-8M。通过卷积神经网络(CNN)辅助分析MTX和适配体的信号特征，获得在1×10^-7M至1×10^-4M范围内具有良好线性关系和较低均方根误差的MTX检测模型。在骨肉瘤小鼠模型中，研究团队利用PlasmoBridge平台实时监测血清MTX浓度，并基于CNN模型实现个体化用药调控；结果表明，经药物浓度监测指导调整后的MTX剂量在维持抗肿瘤疗效的同时，显著减少了药物引起的肝、肾及肠黏膜损伤，显示出良好的安全性和临床转化潜力。该研究提出了“适配体-纳米桥”策略用于稳定热点调控与分子靶向富集，兼具高灵敏度、快速检测与便携应用等优势，为实现抗肿瘤药物甲氨蝶呤血药浓度快速监测与临床个体化用药提供了新策略。

研究工作得到安徽省卫健委科研项目、合肥物质院院长基金、白求恩医学科学研究基金、合肥肿瘤医院博士后基金等项目的支持。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566325009571

图1 PlasmoBridge：一种基于适配体-纳米粒子双组装结构的稳定等离子体热点，可实现血液中甲氨蝶呤的捕获与快速超灵敏监测。