肺炎是全球范围内的重要健康威胁，尤其是在儿童和老年人中。准确区分肺炎的病原体类型，对于有效治疗至关重要。PCT 是一种常用的感染生物标志物，在区分细菌性和非细菌性肺炎方面具有重要价值。然而，由于 PCT 在 EBC 中的浓度极低，检测难度较大。

Love - SAW 生物传感器是一种压电质量传感器，对表面质量负载高度敏感，在液相检测中具有独特优势。为了提高其检测低浓度生物标志物的能力，研究团队利用树枝状介孔二氧化硅纳米颗粒（DMSN）负载大量金纳米颗粒（AuNPs），并结合原位生长的方式进行信号放大。DMSN 具有大比表面积、高热稳定性和易于功能化等特点，能够有效防止 AuNPs 聚集，增强单个标记的质量放大能力。

图 1：基于 DMSN@AuNPs 结合金纳米粒子生长的 Love-SAW 生物传感器阵列检测 EBC 中 PCT 的示意图。

图 2：Love-SAW 传感器结构、自动检测系统各模块及相关性能测试结果展示。

研究人员构建了一种 8 通道自动实时检测系统，该系统集成了多通道传感模块、自动注射模块、内部检测模块和用户界面，可实现对 EBC 中 PCT 的同时、多通道实时分析，大大提高了检测效率。在检测过程中，首先制备 DMSN@AuNPs 免疫结合物，将其固定在传感器表面，然后利用传统的三明治免疫分析方法进行 PCT 检测，并通过金染色溶液进一步放大信号。

图 3：DMSN@AuNPs 免疫结合物合成、免疫分析过程及对 SAW 传感器特性影响的示意图。

图 4：DMSN 和 DMSN@AuNPs@Ab2 的形貌表征，以及金染色对 DMSN@AuNPs 中 AuNPs 尺寸的影响。

实验结果显示，基于 DMSN@AuNPs 的 Love - SAW 生物传感器性能卓越，检测范围为 0.01 - 10 ng/mL ，检测限低至 3.7 pg/mL，相比传统基于 AuNPs 的方法，灵敏度提高了约 350 倍。该传感器对 PCT 的检测具有高度特异性，干扰蛋白对检测结果影响极小。在对实际 EBC 加标样本的检测中，该系统与金标准 ELISA 试剂盒的检测结果高度相关，且检测时间显著缩短（<1 小时，而 ELISA>3 小时）。

图 5：不同条件下检测 PCT 的实时相位响应、标准曲线、特异性研究及 EBC 加标测试回归分析。

这项研究表明，基于 DMSN@AuNPs 且原位放大的 Love - SAW 生物传感器，结合自动检测系统，适用于 EBC 中 PCT 的检测，能够为肺炎的准确、快速、无创初步筛查和病原体识别提供有效支持。未来，进一步优化 DMSN 的尺寸、形貌等因素，有望推动该传感器在更多低浓度生物标志物检测中的应用，促进体外诊断技术的发展。

参考文献：Zhang X, Wong L S, Tang Z, et al. Ultrasensitive Love-SAW Biosensor Based on Self-Assembled DMSN@ AuNPs with In Situ Amplification for Detecting Biomarker Procalcitonin in Exhaled Breath Condensate[J]. ACS sensors, 2025.