传统中药(TCM)是一个综合性的医疗体系[1],其中中药草药是物质基础治疗的基石[2]。中药草药主要包括来自天然来源的原始药材及其加工衍生物,通常称为中药制剂。这些材料很少单独使用,而是系统地组合成多草药配方以实现协同治疗效果。现代专利中药(TCM产品)是从这些经典或现代处方开发出的标准化、质量控制好的制剂。然而,由于草药基质的复杂性、植物来源的多样性和加工方法的多样性,确保中药产品的质量和安全仍然是一个重大挑战。近年来,人们对中药材料中农药残留、重金属、霉菌毒素和非法掺杂物的存在越来越关注,这些可能对人类健康构成重大风险,并削弱公众对传统医药的信心[3]。
与传统药品或食品不同,中药产品通常由含有多糖、黄酮类、生物碱、萜类和其他生物活性化合物的多组分草药系统组成。这种组成复杂性导致强烈的基质干扰,使得痕量污染物的准确检测特别困难。此外,栽培条件、地理来源、收获季节和收获后加工的变化进一步复杂化了质量控制和安全评估。这些特性使得许多标准化的分析方法不足以适应中药产品的常规或现场监测。作为经典的分析方法,高效液相色谱(HPLC)[4]、液相色谱-质谱(LC-MS)[5]、气相色谱(GC)[6]和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)[7]是评估中药产品生产过程中复杂化学成分的主要工具。尽管这些方法具有高灵敏度和准确性,但它们受到样品预处理需求、复杂溶剂、昂贵仪器以及专业操作要求的限制,因此不适合大规模快速筛查或现场应用。
在这种背景下,传感器技术作为中药质量和安全评估的有希望的替代方案应运而生(图1A)。由于其在灵敏度、便携性和快速响应方面的固有优势,基于传感器的方法为互补和分散式分析提供了宝贵的机会。传感器通常将识别元件(如抗体、适配体或分子印迹聚合物(MIP)与信号转换器结合,将目标识别转换为可测量的输出。根据不同的转换机制,传感平台可分为电化学、荧光、比色和表面增强拉曼散射(SERS)传感器。它们在灵敏度、便携性和快速响应方面的固有优势使传感器特别适合用于中药等复杂基质的质量控制[8]。图1B进一步展示了各种传感平台(如SERS、色谱传感器等)的潜力。然而,为中药应用设计传感器时必须明确考虑中药特有的挑战,包括基质耐受性、对结构相似化合物的选择性以及在非实验室条件下的稳健性。
本综述系统总结了基于电化学、比色、荧光和SERS的传感技术在中药分析方面的最新进展,特别关注其在质量和安全评估中的作用。重点在于识别关键目标分析物,阐明选择适合中药应用的传感模式的基本原理,并讨论当前挑战及未来开发实用、可现场部署的中药产品传感平台的展望。