心血管疾病是全球頭號(hào)死因，急性心肌梗死更是發(fā)病急、致死率高，早診早治是關(guān)鍵。而精準(zhǔn)檢測心肌肌鈣蛋白I（cTnI，心肌損傷金標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)志物）和白細(xì)胞介素-6（IL-6，炎癥關(guān)鍵標(biāo)志物），是實(shí)現(xiàn)心血管疾病早期診斷和風(fēng)險(xiǎn)分層的核心。

近期，中南大學(xué)鄧春艷研發(fā)的空間多路復(fù)用雙區(qū)生物傳感器，為這一檢測難題提供了全新解決方案。

這款傳感器的核心亮點(diǎn)是雙區(qū)獨(dú)立、雙模檢測，在單個(gè)ITO基底上設(shè)計(jì)了兩個(gè)功能分離的檢測區(qū)，實(shí)現(xiàn)無交叉干擾的并行檢測，且每個(gè)標(biāo)志物都有兩種檢測信號(hào)相互驗(yàn)證，大幅提升準(zhǔn)確性。

一區(qū)檢測cTnI：整合羅丹明B與硫化鎘@鎢酸鉍復(fù)合材料，通過光電化學(xué)（PEC）和智能手機(jī)熒光（FL）雙模檢測，線性范圍分別達(dá)1~50000 pg/mL、10~50000 pg/mL，檢測限低至0.27 pg/mL、0.86 pg/mL；

二區(qū)檢測IL-6：修飾雙鏈DNA/亞甲基藍(lán)復(fù)合物，依托光電化學(xué)（PEC）和電化學(xué)（EC）雙模檢測，線性范圍均為1~20000 pg/mL，檢測限僅0.57 pg/mL、0.65 pg/mL。

為實(shí)現(xiàn)無交叉干擾，團(tuán)隊(duì)利用波長特異性激發(fā)實(shí)現(xiàn)光學(xué)隔離：一區(qū)450 nm激發(fā)PEC信號(hào)、365 nm激發(fā)熒光信號(hào)，二區(qū)650 nm 激發(fā)PEC信號(hào)，電化學(xué)信號(hào)則在暗室檢測，確保各信號(hào)獨(dú)立讀取。

在性能驗(yàn)證中，這款傳感器表現(xiàn)亮眼：對(duì)多種干擾物（如細(xì)胞色素C、免疫球蛋白等）特異性極強(qiáng)，信號(hào)偏差低于8%；重復(fù)性優(yōu)異，各檢測模式相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均低于6%；儲(chǔ)存12天仍保留87%以上初始信號(hào)，材料長期儲(chǔ)存穩(wěn)定性佳。更重要的是，在人血清樣本中回收率接近100%，檢測心血管疾病患者血清的結(jié)果，與醫(yī)院金標(biāo)準(zhǔn)檢測方法高度吻合，能有效區(qū)分患者與健康人群樣本。

這款傳感器不僅突破了傳統(tǒng)檢測平臺(tái)單一信號(hào)、易交叉干擾的局限，還構(gòu)建了通用化的多路復(fù)用傳感范式。只需替換識(shí)別探針，即可適配心肌肌鈣蛋白T、C反應(yīng)蛋白等其他臨床核心標(biāo)志物對(duì)，可拓展至傳染病、癌癥等領(lǐng)域的診斷。同時(shí)其模塊化設(shè)計(jì)，便于集成到便攜式分析系統(tǒng)中，為基層醫(yī)療、資源有限地區(qū)的床旁快速診斷提供了可能。

圖1.（A、B）Bi?WO?和CdS@Bi?WO?的SEM和映射圖像；（C）CdS、Bi?WO?和CdS@Bi?WO?以及（D）Bi?WO?和CdS@Bi?WO?相應(yīng)的高分辨率光譜：（E）Bi 4f、（F）W 4f、（G）O 1s、（H）Cd 3d和（I）S 2p；（J）Bi?WO?和CdS@Bi?WO?的紫外-可見曲線。

圖2.cTnI和IL-6檢測傳感器的分析性能。

來源：化學(xué)前沿PLUS