来源：枣庄学院

    近日，枣庄学院梁兰菊教授团队与山东大学齐鲁医院神经外科李刚/薛皓教授团队在国际著名期刊ACS Sensors（中科院一区，IF：9.1）发表了题为“Slope Extrusion Microchannel Integrating Terahertz Meta-Sensor Embedded in Cerebrospinal Fluid for Precise diagnosis of PCNSIs”的研究成果，成果被选为封面。该研究提出一种采用斜向挤压技术集成超表面的新型太赫兹生物传感器，用于检测脑脊液中白细胞浓度和多核细胞/单核细胞比例变化，为神经外科术后中枢神经系统感染（PCNSI）及其严重程度的床边快速诊断提供了全新方法。齐鲁医院博士研究生王青桐、亓彦华，硕士研究生王传争，枣庄学院王子群副教授和硕士研究生田汇涵为论文共同第一作者。齐鲁医院神经外科李刚教授、薛皓教授、枣庄学院梁兰菊教授和姚海云教授为论文共同通讯作者。

    近年来，脑胶质瘤发病率持续上升，已成为最常见的恶性原发性脑肿瘤之一。患者在术后常面临中枢神经系统感染（Postoperative Central Nervous System Infections, PCNSIs）等严重并发症。感染的早期诊断依赖脑脊液中白细胞浓度（Lc）及多核细胞/单核细胞比例（MNC/MO）等指标，但传统检测需数小时甚至更久，无法满足术中或术后床旁实时诊断的临床需求。如何在复杂的脑脊液环境中实现快速、准确、无标记的感染识别，是临床与工程领域亟需突破的关键难题。

    针对这一挑战，研究团队创新性地提出了一种斜面挤压微流道集成太赫兹超构表面生物传感平台。该系统通过在太赫兹超构表面上引入45°石英斜面微通道，利用液体的毛细挤压效应形成均匀的超薄液膜，实现脑脊液样本的稳定展布和细胞单层分布，大幅增强了电磁波与细胞的局域耦合。在此基础上，研究实现了30秒内对脑脊液中白细胞浓度及细胞类型比例的无标记精准检测。实验表明，该传感器对白细胞变化高度敏感，而对红细胞、蛋白质、葡萄糖和氯离子等其他成分几乎无响应。其检测范围覆盖0–2000×10⁶/L，可区分不同类型白细胞，并首次在复杂液体环境中实现MNC/MO比例的精确表征。

    研究还提出了基于太赫兹波振幅变化与频率漂移的多维雷达识别算法，可通过谱线形变“图像化”呈现感染严重程度。临床脑胶质瘤患者术后脑脊液样本验证结果显示，传感平台预测的白细胞浓度与传统实验室检测结果高度一致，相关性优于0.98，验证了其在脑胶质瘤术后感染快速分级诊断中的可靠性与实用性。

    该成果不仅揭示了细胞体积与核质比变化引起的介电常数差异对太赫兹共振响应的物理机理，还开辟了太赫兹生物传感在复杂体液检测领域的全新方向。该技术为脑胶质瘤术后感染的实时监测及个体化抗感染治疗提供了可行的技术路径，对推进智慧医疗与精准诊疗具有重要意义。

    该研究工作得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金、青年创新团队项目等多项科研资助。

    论文链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssensors.5c01688