目前，牙周疾病的诊断高度依赖于牙医的视觉检查与探针探查，这种“反应性（Reactive）”模式往往在组织损伤已不可逆时才发现问题。为了将口腔护理推向“主动预防（Proactive）”，由德州农工大学（Texas A&M University）领衔，联合密歇根州立大学及密歇根大学的研究团队开发出一种可穿戴、组织粘附式的生物传感器。该传感器能以分子级精度监测口腔炎症标志物，在症状出现前发出预警。该研究近日发表于《科学进展》（Science Advances）。
核心技术：石墨烯-MXene 传感层与飞克级灵敏度
该传感器的核心由德州农工大学土木与环境工程系副教授 吴成林（Chenglin Wu） 团队研发。针对口腔这一湿润且动态的特殊环境，研究人员设计了一种多层复合结构。
-
超高灵敏度： 传感层采用具有高导电性的石墨烯-MXene（Graphene-MXene）材料。通过在表面修饰特异性探针，该层能精准捕捉肿瘤坏死因子-α（TNF-⍺）蛋白——这是牙周软组织炎症的关键生物标志物。
-
物理极限突破： 设备的检测下限达到了惊人的 18.2 飞克/毫升（fg/mL）。吴成林教授解释道：“通常病毒感染在每毫升 1000 万个拷贝时才显现症状，而我们的传感器可以捕捉到每毫升仅 100 到 150 个分子的浓度。”
创新材料：兼具“选择性渗透”与“稳固粘附”
在复杂的口腔成分中精准识别目标并维持稳定，是该设备的两大挑战。密歇根州立大学机械工程系助理教授 林少廷（Shaoting Lin） 团队开发了功能化氢凝胶层：
-
选择性过滤： 氢凝胶层设计有微型孔隙晶格（Mesh lattice），充当选择性渗透膜。它能根据分子大小和化学性质进行“筛分”，仅允许目标标志物通过，有效隔离了唾液中的干扰分子。
-
动态粘附性： 该氢凝胶表现出极强的组织粘附力，确保传感器在说话、进食等组织动态变形过程中依然牢固贴附，避免了机械应变对传感精准度的干扰。
实验验证：向预防性医疗迈进
研究团队在豚鼠模型上验证了这一概念。德州农工大学医学院教授 Jeffrey Cirillo 指出，豚鼠的口腔炎症特征与人类高度相似。实验证实，该系统能够实现快速的即时检测（Point-of-care detection）。密歇根大学牙科学院副教授 Hajime Sasaki 强调，在临床症状出现前识别 TNF-⍺ 蛋白，对于防止牙槽骨吸收和牙齿脱落具有里程碑意义。
未来展望
研究人员表示，这种非侵入性的“口腔贴片”具有极强的通用性。
-
多靶点监测： 通过调整氢凝胶的孔隙率和传感层的探针类型，该平台未来可用于监测多种不同的生物标志物。
-
临床转化： 团队下一步计划开展更大规模的动物实验，并最终过渡到人体临床试验。
参考文献：Tsz Hung Wong et al, Tissue-adhesive hydrogel–MXene biosensor for in situ intraoral TNF-α detection, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.ady9180
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)