引言

胃食管反流病（Gastroesophageal Reflux Disease, GERD）是上消化道的主要健康威胁之一，其症状包括胃酸反流引起的不适和并发症，如食管炎、喉炎、慢性咳嗽和哮喘等。随着发病率的逐年上升，迫切需要一种低成本、用户友好且非侵入性的早期诊断方法。本文将介绍一种创新的纸基传感器（CP传感器），它通过检测唾液中的胃蛋白酶（pepsin）水平，实现了对GERD的高效筛查。

正文

1. 研究背景与意义

GERD的诊断一直面临挑战，目前的金标准——24小时食管pH-阻抗监测（24 h MII-pH），虽然准确但成本高、操作复杂且耗时长。因此，开发一种简单易用、非侵入性的检测方法显得尤为重要。唾液作为一种理想的生物样本，因其含有胃蛋白酶而在GERD诊断中备受关注。然而，现有的检测方法如酶联免疫吸附试验（ELISA）和Western blot，需要复杂的仪器和技术支持，难以普及应用。

2. 纸基传感器的设计与原理

为了解决上述问题，研究人员开发了一种基于荧光聚合物胶体的纸基视觉传感器（CP传感器）。该传感器由特殊形状的纤维素纸条和嵌入其中的荧光胶体组成。荧光胶体自组装成具有独特结构的纳米微球，其主链为聚芴（PF），侧链为修饰有萘二酰亚胺（NDI）的甲氧基聚乙二醇（mPEG）。这种设计不仅增强了胶体的荧光强度，还使得聚合物在不同状态下表现出不同的荧光颜色（蓝色、绿色和白色）。

当样品溶液中的胃蛋白酶与胶体接触时，会水解胶体中的酰胺键，导致侧链分离并扩散到溶液中，从而使荧光信号减弱。这种变化可以通过肉眼观察到，也可以使用智能手机进行定量分析。实验结果显示，该传感器对胃蛋白酶的最低检测浓度可达0.3 ng/mL，远优于现有方法。

3. 实验结果与性能评估

为了验证传感器的性能，研究人员进行了多项实验。首先，通过调整pH值，测试了传感器在不同酸碱度下的检测能力。结果表明，在pH值为2的条件下，传感器的检测灵敏度最高；而在较高pH值下，检测效果显著下降。这主要是因为胃蛋白酶在弱酸性环境中活性最强，而在中性或碱性环境中则失去活性。

此外，研究人员还使用人工唾液和真实唾液样本进行了检测。结果显示，传感器对人工唾液中的胃蛋白酶具有良好的响应性，且在实际临床应用中也表现出了较高的准确性。通过对15名健康志愿者和15名确诊GERD患者的唾液样本进行检测，CP传感器的总体检测准确率达到了76.7%，显示出其在GERD筛查中的巨大潜力。

4. 应用前景与优势

CP传感器不仅具有高灵敏度和准确性，还具备便携性和低成本的特点。用户可以在家中自行采集唾液样本，并使用简单的工具如UV灯进行检测。这使得长期自我监测成为可能，有助于提高早期筛查的准确性和效率。此外，该传感器还可以用于其他相关疾病的诊断和监测，为医疗领域提供了新的解决方案。

结论

综上所述，基于荧光聚合物胶体的纸基传感器为GERD的非侵入性筛查提供了一种创新且有效的手段。其独特的设计和优异的性能使其在临床应用中展现出巨大的潜力。未来，研究人员将继续优化传感器的性能，拓展其应用场景，为更多患者带来福音。

未来展望

尽管CP传感器已经取得了显著进展，但仍有一些改进空间。例如，进一步降低检测限，提高传感器的稳定性和重复性，以及开发更简便的操作方法。同时，扩大临床试验规模，收集更多数据，以验证其在不同人群中的适用性。希望在未来的研究中，能够不断完善这一技术，推动其在医疗领域的广泛应用。

参考文献：He, Z., Wu, J., He, Z., Chen, J., Fang, W., Zhang, Y., Shen, X., Ren, Y., Chen, Y., He, J., Yan, D., Chen, P., & Zhou, M. (2025). A Paper-Based Sensor for the Detection of Gastroesophageal Reflux Disease Utilizing a Cleavable Fluorescent Polymer. Advanced Healthcare Materials, 14(2402919).

Scheme 1. 用于胃蛋白酶的 CP 纸质传感器的制造和检测过程的示意图。

图 2. 用于表明 P3 的重复单元（a）、P4 的重复单元（b）和 P2 的重复单元（c）的 HOMO - LUMO 分布的理论模拟。（d）P3、P2 和 P4 的 HOMO - LUMO 能级。（e）P4 胶体对胃蛋白酶的响应机制示意图。