近几十年来，我国急性心梗的发病率呈明显上升趋势，每年新发病例至少50万人次，且发病人群日趋年轻化，严重威胁人民的健康和生命。快速、准确的急性心梗诊断是病患救治的关键，也一直是备受关注的研究热点与难点。现有的心梗确诊依赖于医院的心电图和对心梗三项的实验室检测，存在耗时长、操作复杂、需要侵入式抽血等局限性。倘若能突破专业仪器和专业人员的限制，开发快速、灵敏、易于操作的心梗理化标志现场检测技术，将大幅节省诊断时间从而缩短心肌缺血时间，推动心梗治疗方案革命性的发展。
近日，东南大学王著元教授课题组开发了一种可穿戴双模态贴片，通过结合表面增强拉曼散射（SERS）微针阵列与柔性电子技术，实现了急性心肌梗死的院前快速辅助诊断。相关成果以“A Wearable Dual-Modal Patch for Rapid Pre-Hospital Diagnosis of Acute Myocardial Infarction”为题在国际重要期刊《ACS Nano》发表。
该贴片以内含有SERS探针的柔性微针阵列作为间质液中标志物提取和检测单元，以柔性电子贴片为器件基础和心电监测单元（图1）。其中微针阳模是由摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）技术（nanoArch® S130，精度：2 μm）制备而成。结合翻模和光固化技术，得到了30×3微针组成的阵列系统，微针的高度为600 μm，基底直径为300 μm。
图1. e-SERS贴片的制备与表征。
该贴片由医用级透明聚氨酯（PU）薄膜覆盖，可以像创可贴一样紧贴在皮肤表面，在健康志愿者身体的不同部位实现了稳定的适形固定。同时，贴片佩戴方式对获取多模态信息的影响也很小。实验结果表明，来自三名健康志愿者的生化检测数据均为阴性，心电图数据也没有显示异常，证实贴片的特异性和稳定性。此外，该贴片还具有良好的防水性能（图2）。
图2. e-SERS贴片在可穿戴应用中的验证。
在实验中，微针阵列表现出超高的灵敏度和均一性，检测限低至100 fM的检测限。此外，该SERS贴片能够配合商用便携式拉曼光谱仪实现现场检测（图3）。与研究级拉曼光谱仪获得的光谱相比，几乎未观察到频率偏移或失真，检测范围可从微摩尔（µM）级过渡到飞摩尔（fM）级。这种简便的检测配置有望直接在救护车等院前转运阶段实现。
图3. 微针贴片配合手持式拉曼光谱仪的现场检测。
为验证该方法的可行性，研究人员急性心肌梗塞模型SD大鼠背部安装了贴片，对间质液中心肌损伤标志物的浓度进行了量化，同时连续监测心电信号。手术后 20 分钟，I 导联心电图的 ST 段出现异常升高。在 50 分钟时，在 间质液中同时检测到三种典型的心肌损伤标志物水平升高（图4）。按照临床标准，贴片有能力在心肌梗塞发生后50 分钟内为急性心肌梗塞的诊断提供可靠的评估建议。
图4. e-SERS贴片在动物模型中的应用。
总结：研究团队开发的一种集成SERS微针传感与柔性电子技术的可穿戴双模贴片，能够在心肌梗死后50分钟内提供可靠的早期预警信息，这一能力在以往解决方案中是前所未有的。整套系统整合了便携式拉曼光谱仪和智能终端，实现了院前专业级诊断能力。这一突破不仅为急性心血管事件的早期预警提供了创新工具，其技术路线还可拓展应用于其他重大疾病的实时监测。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c05461
