综述：疾病气味中的挥发物组学与电子鼻诊断

　　本综述系统阐述了生物印迹材料（BIMs）作为人工抗体的设计原理与技术优势，重点总结了其在翻译后修饰（PTM）分析、病毒检测、细胞外囊泡（EVs）分析、空间成像定位、药物递送系统和抗体样治疗等生物医学领域的创新应用，并对人工智能辅助分子设计等前沿方向提出展望。

　　

生物印迹材料：从分子识别到生物医学应用的革命性技术

生物印迹材料（BIMs）是通过以生物大分子为模板制备的人工抗体，能够实现对目标分子的精确识别。这类材料不仅具备卓越的物化稳定性，能在极端温度、pH和有机溶剂环境中保持活性，更因其全合成特性而具有成本低、设计灵活的优势。与传统抗体相比，BIMs突破了识别目标种类的限制，可广泛应用于肽段、蛋白质、病毒乃至完整细胞等复杂生物实体的特异性识别。

生物印迹系统的构建原理

构建生物印迹系统的核心在于在聚合物基质中形成与目标分子三维构象互补的空腔结构。通过分子水平控制拓扑排列和化学功能分布，BIMs实现了类似天然抗体的"锁钥"分子识别机制。值得注意的是，引入硼酸基团等特殊功能单体可实现糖蛋白的定向固定化和可逆结合，而智能响应型印迹材料更能随温度、光照等环境信号产生可逆构象转换。

翻译后修饰检测的创新突破

在翻译后修饰（PTM）研究领域，BIMs为解决修饰位点异质性和低丰度挑战提供了新技术路径。磷酸化、糖基化、乙酰化和泛素化等400多种修饰类型均可通过定制印迹材料实现高效富集。特别是在糖基化分析方面，基于硼酸亲和作用的印迹材料能够通过可逆共价捕获策略，显著提高糖肽/糖蛋白的选择性富集效率，为蛋白质功能研究提供重要技术支持。

病毒与细胞外囊泡的高灵敏检测

针对病毒颗粒和细胞外囊泡（EVs）的检测，BIMs展现出独特优势。通过表面等离子体共振（SPR）和电化学传感等平台，印迹材料可实现病毒颗粒的超灵敏检测，检测限低至10²?pfu/mL。对于EVs，分子印迹聚合物不仅能特异性识别肿瘤来源EVs表面糖萼结构，还能通过表面增强拉曼散射（SERS）技术实现单颗粒水平分析，为液体活检提供新方案。

细胞分析与空间成像的精准定位

在细胞分析层面，BIMs已实现对完整细胞表面糖萼结构的精确印迹。这种技术通过模拟细胞膜微环境，创建具有多重生物识别功能的印迹空腔，能够区分正常细胞与癌细胞表面糖链表达差异。结合质谱成像技术，印迹材料还可用于组织切片中特定细胞类型的空间定位分析，为病理诊断提供分子水平的信息支持。

药物递送与抗体样治疗的新策略

BIMs在药物递送领域展现出巨大潜力。智能响应型印迹材料能够根据病理微环境变化（如pH、酶活性）实现药物的可控释放，显著提高靶向治疗效果。更引人注目的是，某些印迹纳米材料可直接作为抗体替代物用于疾病治疗，通过特异性结合病原体或炎症因子发挥治疗作用，为生物制药领域开辟了新方向。

技术挑战与发展前景

尽管BIMs技术取得显著进展，仍面临非特异性蛋白吸附、批次间重现性差、生理环境稳定性不足等挑战。生物大分子的三维构象动态性、表面化学异质性和溶剂化效应使得精确拓扑匹配难以完全实现。未来研究需要重点关注人工智能辅助的分子设计优化，通过机器学习预测最佳功能单体与交联剂组合，同时开发与现有生物技术的集成策略，推动该技术在生命科学和医学领域的更广泛应用。

作者贡献声明

本研究得到国家自然科学基金（编号22004012、22274152）、DMU-1&DICP联合项目（DMU-1&DICP UN202204、DMU-1&DICP UN202402）和中国科学院青年创新促进会（编号Y2021058）的资助。作者声明不存在可能影响研究结果的竞争性经济利益或个人关系。