新闻网讯（通讯员化苑）近日，《先进材料》（Advanced Materials）以研究性论文（Research Article）的形式，在线发表袁荃教授、杨雁冰研究员与武汉大学人民医院合作的最新交叉融合研究。该研究以临床实际需求为导向，采用交叉融合的创新策略，将分子识别原理与集成电路技术相融合，研发了一套基于尿液实时监测的便携式分析系统，为疾病便捷精准快速诊断提供了新方法。
论文题目为《基于界面调控场效应晶体管生物传感器的集成化尿液分析设备》（“Integrated Urinalysis Devices Based on Interface-Engineered Field Effect Transistor Biosensors Incorporated with Electronic Circuits”）。袁荃、杨雁冰和余锂镭为共同通讯作者。
多种疾病的特异性代谢产物会脱落到尿液中，因此基于尿液的检测分析对于疾病的便捷精准快速诊断具有潜在优势。研究团队研发了一套便携式集成化分析系统用于尿液中疾病特异性分子标志物的检测，该系统由生物传感器（多通道场效应晶体管阵列）、控制单元、无线信号传输单元和电源系统集成。
研究团队创新性地采用了调控场效应晶体管传感界面识别分子取向和结构的策略来缩短识别分子在电极表面占据的长度，增强电极与特异性靶标蛋白之间的相互作用，将传感器的灵敏度提高了近 2 倍（检出限达 10–17 g mL–1）。同时，多通道的传感器具有同时检测分析多种特异性分子标志物的优势，较传统方法更能显著提高检测准确性。该研究展示，集成数据转换和无线通信功能的控制面板可以将检测信息实时传输到智能手机，通过信息分析后直接在手机端快速展示检测结果，极大扩展了未来的应用场景。
研究团队使用该便携式分析系统对临床样本进行检测，与临床传统方法进行对比，该便携式尿液分析系统对疾病的诊断灵敏度和特异性分别达到了 100% 和 92%，高于临床尿脱落细胞学（灵敏度：48%；特异性：86%）和荧光原位杂交（灵敏度：62%；特异性：90%）的诊断灵敏度和特异性。便携式尿液分析设备在双盲测试中的疾病诊断准确度和分期准确度分别达到了 95% 和 90%，为疾病的预后提供了精准指导。
该便携式尿液分析系统能够自动分析处理数据，操作简单，有望实现居家便携式自检、在远程智能化诊疗和个性化健康管理方面具有广阔的应用前景，有望拓展用于唾液、血液等体液的分析监测。该研究的相关技术均已申请国家发明专利，医疗器械注册证正在申请中。研究团队计划继续在便携式体外诊断和个性化检测领域深耕，助力临床诊疗和医疗大健康产业发展。
便携式尿液分析设备
近年来，袁荃/杨雁冰团队致力于液体活检研究，发展了一系列复杂生理环境中生物分子准确性检测的新方法，开发了多种新型生物传感技术，实现了临床样本中疾病相关标志物的高灵敏、高特异性检测，相关研究成果发表在《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.），《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.），《自然通讯》（Nat. Commun.），《先进材料》（Adv. Mater.），《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater.），《美国化学会纳米》（ACS Nano），《纳米通讯》（Nano Lett.）等学术期刊。
该项研究得到了武汉大学科研公共服务条件平台、武汉大学人民医院分子医学研究院的支持。计算机学院杜博教授团队提供了数据分析支持，华中科技大学梁华庚教授团队提供了临床样本支持。该项研究获得了国家科学技术部、国家自然科学基金委、中央高校基本科研业务费专项资金的经费支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203224
（编辑：肖珊）
