近日，来自浙江大学、中山大学及英国帝国理工学院等机构的研究团队，在国际期刊《Biosensors and Bioelectronics》发表了一项引发广泛关注的新成果：研究人员成功开发出一种基于CRISPR/Cas12a的“智能微针贴片”，能够直接从皮肤组织液中原位检测金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）DNA，并实现无扩增、实时、可穿戴式检测。更重要的是，这套系统无需PCR扩增、无需复杂样本处理，仅需约1小时即可完成检测，并能通过手机实时读取结果。研究人员认为，这项技术有望推动下一代即时诊断（POCT）设备的发展，为伤口感染、术后感染以及耐药菌监测带来新的解决方案。

金黄色葡萄球菌：全球最常见的皮肤感染病原之一

金黄色葡萄球菌（S. aureus）是临床最常见的致病菌之一，也是手术切口感染、慢性创面感染和软组织感染的重要病原体。尤其是在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）持续传播的背景下，如何实现“快速、准确、现场化”的感染检测，已经成为临床诊断的重要难题。

目前常规检测仍主要依赖：微生物培养；PCR检测；免疫学方法。但这些方法通常存在几个共同问题：检测周期长；需要专业实验室；样本处理复杂；难以实现即时诊断。对于感染性疾病而言，“时间”往往直接影响治疗效果。如果医生无法在早期快速判断病原菌，患者可能错过最佳治疗窗口。

把CRISPR“装进”微针：一种全新的检测思路

此次研究最核心的创新，在于将CRISPR/Cas12a分子识别系统，与微针（Microneedle, MN）可穿戴技术进行了融合。研究团队设计了一种特殊的CRISPR微针贴片：

微针主体由聚苯乙烯（PS）构成；表面包覆金层（Au）和氧化石墨烯（GO）；再进一步固定Cas12a蛋白、crRNA以及电化学信号探针。当微针刺入皮肤后，可以直接接触皮肤组织液（Interstitial Fluid，ISF）。组织液中如果存在金黄色葡萄球菌DNA，Cas12a会被激活，并触发“旁切效应（trans-cleavage）”，切断表面的荧光/电化学探针，从而产生可检测信号。简单来说：这相当于把一个“分子实验室”直接做成了可穿戴贴片。

不需要PCR扩增，直接检测细菌DNA

传统核酸检测最大的步骤之一，是PCR扩增。

因为病原体DNA含量通常太低，必须经过几十轮扩增才能检测。而这项研究最大的突破之一，就是实现了“无扩增检测（amplification-free detection）”。研究团队利用Cas12a天然的高灵敏“旁切活性”，结合电化学读出系统，使得即便不进行PCR扩增，也能直接识别细菌DNA。

在实验中：体外检测（ex situ）灵敏度达到0.69 pM；原位检测（in situ）灵敏度达到6.3 pM。更关键的是，系统能够检测低至4.27 × 10^5 CFU/mL的细菌载量，已经低于许多临床皮肤感染的典型阈值。

这意味着：即使感染处于早期阶段，系统也有能力实现快速识别。

图1 用于即时细菌DNA检测的CRISPR/ cas12a集成MN系统^[1]

微针可直接“读取”皮肤中的感染信息

与传统采血或组织活检不同，微针技术的优势在于：微创；几乎无痛；可直接获取组织液；更适合连续监测。

研究人员在小鼠实验中发现，微针能够有效穿透表皮并进入真皮组织液层，但不会造成明显炎症或组织损伤。HEK293细胞实验也显示，该系统没有明显细胞毒性。此外，微针孔道在数小时后会逐渐闭合，进一步证明其安全性和微创特征。研究团队还使用“反向离子导入（reverse iontophoresis）”技术，提高DNA从组织液向微针表面的迁移效率。这一设计显著增强了体内DNA捕获能力。

手机实时读取结果：真正走向POCT

除了微针本身，这项研究另一个亮点，是便携式读出系统。研究人员开发了：小型电化学检测模块；蓝牙无线传输系统；手机端数据显示界面。检测完成后，结果可直接同步到智能手机，实现实时读取。这意味着未来在门诊、社区医疗、战地医疗甚至家庭环境中，都可能完成病原体即时检测。研究团队认为，这种“皮肤界面诊断（skin-interfaced diagnostics）”模式，可能会成为下一代可穿戴医疗的重要方向。

不只是金黄色葡萄球菌：未来还能检测更多病原体

虽然本研究以金黄色葡萄球菌作为模型病原，但研究人员指出，该平台本质上是“可编程”的。只需更换不同的crRNA，即可重新定向识别：其他细菌；病毒；耐药基因；多重感染标志物。

团队已经提出下一步计划：多重病原联合检测；提升抗干扰能力；提高室温稳定性；开发长期佩戴版本；构建真正可临床应用的POCT系统。

目前，该系统仍需-20℃保存，尚未完全满足现场长期储存需求。但从技术路线来看，这项工作已经展示了CRISPR与可穿戴生物电子技术结合的巨大潜力。

CRISPR诊断正在从“实验室”走向“皮肤表面”

过去几年，CRISPR诊断技术已经从新冠检测迅速扩展到癌症、耐药菌、遗传病等领域。

但大多数系统仍需要：样本提取；核酸扩增；实验室设备支持。而此次研究最大的意义，或许在于：第一次真正实现了“可穿戴、原位、无扩增”的细菌DNA检测。

如果未来进一步成熟，这类CRISPR微针设备可能不仅用于感染监测，还可能扩展到：创面管理；慢病监测；实时药物响应评估；个体化医疗。

对于未来精准医疗而言，这可能意味着：“检测”不再发生在实验室，而是直接发生在人体表面。

参考文献

[1] FaHao X, Qin C, He C, Yuan Q, Yang P, Wen Y, Wu Y, Cui R, Zhang Y, Chen W, Liu Y, Ramadan S, Ying Y, Li D, Xu L. In situ detection of bacteria from skin interstitial fluid via CRISPR microneedles: An amplification-free platform for point-of-care diagnostics. Biosensors and Bioelectronics. 2026;293:118123. DOI: 10.1016/j.bios.2025.118123.