芯片上的白蛋白：通过选择性免疫捕获与实时SPR分析对循环人白蛋白的结合谱进行剖析

一块微小芯片提供有关血液的重要线索

医生在开处方时通常依据药物在体内的典型表现。但实际上，每个人的血液化学略有差异，尤其在糖尿病或肝病等疾病存在时更为明显。本研究介绍了一种微型实验室芯片，可实时检测个体的主要血浆蛋白——白蛋白在其自身血液中如何与药物结合，可能为更个体化、更安全的用药提供可行路径。

血液中的主力蛋白

人血清白蛋白是血流中最丰富的蛋白质。它有助于维持血管内液体平衡、清除有害氧化物，并运载多种内源物质与药物。白蛋白并非单一均一的分子：在每个人体内，它以略有差异的多种形式并存，这些差异由日常代谢、衰老、炎症和疾病共同塑造。氧化或糖基化等化学修饰会微妙改变其构象。这些改变可能影响白蛋白与药物的结合强度，进而左右有效药物浓度及其在体内的停留时间。

传统检测为何不足以应对

以往多数关于白蛋白结合行为的研究依赖于纯化的、商业化生产的蛋白质，并用简单、人工的方式改造这些样品。这类模型无法反映真实患者体内白蛋白的复杂性——在患者体内，许多修饰同时存在，并会随疾病进展或治疗改变而波动。使用全血浆的其他方法则受到许多也会结合药物的蛋白质的干扰，而更精确的方法又需要缓慢且昂贵的纯化步骤。因此，科学界一直缺乏一种可行的方式，能为每位患者直接测量其循环白蛋白与关键药物的真实相互作用。

构建“芯片上的白蛋白”

研究团队开发了基于表面等离子共振（SPR）的传感平台，这种技术能够实时检测芯片表面的结合事件。首先，他们在标准传感芯片上包被针对人白蛋白的抗体。当少量患者血浆流过芯片时，只有白蛋白被选择性地“捕获”在表面，保留了其所有天然变体，并在很大程度上排除了其他血浆蛋白。完成捕获后，将候选药物或探针分子加入，系统记录这些分子与固定化白蛋白混合体结合的强度和动力学。一个关键特点是，白蛋白随后可被洗脱而不损伤抗体层，因此同一块芯片可被重复使用数百次，从而显著降低成本。

将设备用于真实患者的验证

为确认这种免疫捕获确实反映血流中的情况，团队使用质谱对捕获前后的白蛋白变体进行了比较。他们发现，芯片捕获的本地和修饰型白蛋白与原始血浆中的比例一致，而其他蛋白则被留在了后续流出液中。随后，他们将该系统应用于两组已知或疑有白蛋白损伤的小规模患者群：一组为晚期肝硬化并发急性加重（急性加慢性肝功能衰竭）的患者；另一组为2型糖尿病患者，其中部分人存在严重肾功能损害。在肝病组中，尽管白蛋白结构损伤严重，主要的药物结合位点总体上仍大致保留功能，但有一个关键位点显示出轻微异常。值得注意的是，这些患者对抗生素替考拉宁（teicoplanin）的结合显著减弱，可能影响药物疗效。相比之下，在糖尿病并肾损伤的患者组中，白蛋白仅被中度改变，替考拉宁的结合基本保持不变。

迈向更个体化的药物剂量调整

总体而言，该研究表明一种可重复使用的芯片传感器能够在现实条件下描绘特定患者的白蛋白与药物的结合谱，仅需少量血浆样本且无需复杂前处理。对非专业读者而言，核心信息是相同剂量的药物在不同个体中的表现可能并不相同，尤其在严重的肝或肾疾病患者中，而像“芯片上的白蛋白”这样的技术可以帮助医生直接测量这些差异。长期来看，这类个性化的结合谱可能有助于关键药物的更安全剂量制定，并为理解慢性疾病如何重塑血液中这一重要蛋白提供新的视角。

引用: Nugnes, M., Baldassarre, M., Caraceni, P. et al. Albumin-on-a-chip: binding profiling of circulating human albumin via selective immunocapture and real-time SPR analysis. Sci Rep 16, 10920 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44934-2

关键词: 人血清白蛋白, 药物结合, 肝病, 糖尿病并发症, 生物传感芯片