重点实验室在细胞外囊泡分离分析及肝癌检测领域取得重要进展

近日，广西药物精准检测与筛选重点实验室在循环细胞外囊泡（EV）分离检测及肝癌精准诊疗领域取得重要研究进展，相关研究成果以“Self-aggregated photo-heterostructures enhancing fluorescence for cancer diagnosis and treatment monitoring”为题，近期发表于Nature系列《Nature Communications》（IF: 18.1，中科院一区TOP期刊，Nature index）。硕士生莫禧凤为本论文第一作者，覃小洁、毛林锋、唐禹铭为本论文共同第一作者，杨帆教授为论文通讯作者，广西医科大学为唯一单位。

半导体氧化锌（ZnO）纳米结构是一类经典光学功能材料，凭借其低成本、高光学活性等优势，成为构建高性能荧光传感体系的材料基元，在肿瘤液体活检领域展现出广阔应用前景。然而，传统ZnO传感体系普遍存在荧光增强能力有限、检测灵敏度不足的技术短板，难以满足临床早期低丰度靶标的精准检测需求，极大限制了其在肿瘤早期筛查和疗效动态监测中的规模化临床应用。

针对这一技术瓶颈，本文以玻璃微气泡为模版，一步组装高密度氧化锌纳米棒（ZnONR），形成硅基-金属氧化物核壳型光异质结构（PHS），耦合微气泡自聚集荧光增强机制，成功研制了一种新型自驱动荧光增强检测平台（PAEF），实现了循环肿瘤EV的高效富集、超灵敏检测和疗效动态监测一体化分析。该平台整合PHS高曲率拓扑结构、ZnO纳米棒消逝场协同荧光增强效应和气泡自聚集特性，同步完成EV分离和超灵敏荧光信号读出，突破了传统荧光传感体系的性能局限，可达到近90%的EV富集效率，显著优于传统超速离心、商品化试剂盒及外场免疫富集等常规分离技术；检测灵敏度低至约10 EVs/μL，相较于传统ELISA技术提升1万倍，综合分析性能优于当前主流EVs荧光分析方法。该方法还可精准解析荷瘤小鼠移植瘤模型靶向治疗过程中的EV表型动态演变，实现肿瘤治疗效果的实时、精准动态追踪。基于146例临床样本验证结果表明，该策略对肝细胞癌（HCC）患者的临床诊断准确率≥96%、诊断特异性≥98%，能够有效弥补甲胎蛋白（AFP）阴性HCC患者的诊断盲区，解决了传统单一肿瘤标志物检测漏诊、误诊的临床难题。同时，该平台可精准评估HCC患者手术治疗前后的EV特征变化，为临床疗效动态评估提供了高可信度的量化依据。结合机器学习辅助分类模型，该传感体系的临床诊断AUC可达0.99，具备优异的疾病区分能力和临床应用稳定性。

相较于现有EV检测技术，本研究构建的PAEF分析方法具备以下优势：（1）依托浮力驱动主动捕获、多价特异性识别以及局部微流场强化碰撞的协同机制，大幅提升EV捕获能力，实现了EV超高富集效率；（2）具有优异检测特异性、稳定性和超高检测灵敏度，显著优于传统免疫分析和常规荧光检测体系，一体化集成EV高效分离和超敏检测功能；（3）结合规模化临床样本测试能力和人工智能算法实现肿瘤早期精准诊断，具备良好的临床场景适配性和转化潜力。

综上，本研究针对临床高发肿瘤早期诊断缺乏创新检测技术的迫切需要，发展了一种低成本、一体化、超灵敏的自聚集荧光增强检测新方法，突破了传统EV富集效率低、检测灵敏度不足、难以动态监测的技术瓶颈，为肝癌等恶性肿瘤早期精准诊断、阴性标志物人群筛查以及临床治疗全过程动态监测提供了全新的理论基础和技术支撑，有望推动“气泡”液体活检技术的临床落地和转化应用，积极服务边疆区域性高发疾病防治工作。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-78181-w