DNA树枝状聚合物传感器：实现HIV极早期检测

艾滋病（AIDS）是由人类免疫缺陷病毒（HIV）引起的严重传染性疾病，早期检测对阻断传播和及时治疗至关重要。然而，在资源有限的地区，快速、灵敏且低成本的检测手段仍然匮乏。有没有一种方法，能在病毒感染初期就准确捕捉到其踪迹？

西班牙研究团队近日在《Biosensors and Bioelectronics》上发表一项突破性研究：他们开发出一款基于DNA树枝状聚合物的电化学生物传感器，可在无需PCR扩增的情况下，直接检测血浆中低至3.03 fM的HIV病毒基因序列。

一、技术核心：DNA树枝状聚合物 + 少层铋烯

1. DNA树枝状聚合物：信号放大器

研究团队设计了一种Y形DNA单体，通过逐步杂交构建出三维立体、高度分支的DNA树枝状聚合物。该结构的外端修饰有特异性识别HIV序列的探针，并引入硫基使其能稳固固定在电极表面。

与传统线性DNA探针相比，树枝状结构具有更多结合位点，显著提升了目标序列的捕获能力与信号响应，实现了“信号放大”效果。

2. 少层铋烯：理想的纳米平台

研究人员在碳电极表面修饰了少层铋烯（FLB）——一种新兴二维纳米材料。FLB不仅具有高导电性和大比表面积，还能通过铋-硫键高效固定DNA树枝状聚合物，为生物分子识别提供理想界面。

二、性能卓越：灵敏度高、选择性好、稳定性强

✅ 灵敏度极高

传感器在10.0 fM至10.0 pM的HIV目标序列范围内表现出良好线性响应，检测限低至3.03 fM，远优于多数已报道的HIV电化学传感器。

✅ 选择性优异

即使在SARS-CoV-1、SARS-CoV-2等其他病毒基因存在的情况下，传感器仍能准确识别HIV序列，几乎无交叉反应。

✅ 稳定性良好

制备的传感器在4°C下储存60天后，信号响应仅下降约23%，显示出良好的长期稳定性。

三、临床验证：成功检测患者血浆样本

研究团队使用该传感器对HIV感染者的血浆样本进行直接检测，样本涵盖不可检出、低、中、高四种病毒载量水平。结果显示：

传感器能清晰区分不同病毒载量的样本；

即使对低病毒载量样本也有明显响应；

无需PCR预扩增，简化了检测流程。

此外，在加标人血清样本中，回收率达到(99 ± 8)%，表明其在复杂生物基质中仍具备可靠的检测能力。

四、未来展望：迈向现场快速诊断

该研究不仅提供了一种高灵敏的HIV检测新方法，也为其他传染病（如肝炎、流感、新兴病毒）的快速诊断提供了技术范式。结合便携式电化学读条设备，未来有望在社区诊所、偏远地区实现现场即时检测，极大提升病毒性传染病的筛查效率。

结语

随着纳米材料与DNA自组装技术的融合发展，生物传感器正朝着更灵敏、更快速、更易用的方向迈进。这款基于DNA树枝状聚合物的HIV传感器，不仅是技术上的突破，更是迈向“人人可及的早期诊断”的重要一步。

参考文献：Enebral Romero, E. et al. Dendrimer-based DNA biosensor for HIV virus detection. Biosensors and Bioelectronics 290, 118014 (2025).

图1.基于树状大分子的DNA生物传感器开发流程图