新型電致化學發光傳感器突破microRNA檢測極限
來源：傳感器之家 發布時間：2025-07-05 10:51:34在癌癥早期診斷領域，西南大學研究團隊近期取得重大突破。袁若、卓穎教授課題組創新性地將三元電致化學發光體系與DNA步行器技術相結合，成功開發出可檢測超低濃度microRNA-141的生物傳感器，為腫瘤標志物檢測提供了全新解決方案。
技術原理與創新突破
該傳感器的核心創新在于構建了高效的三元電致化學發光體系。研究團隊在傳統二元體系基礎上引入鉑銀合金作為共反應促進劑，使9,10-二苯基蒽納米方塊的發光效率提升近兩個數量級。實驗數據顯示，這種三元體系的電致化學發光強度達到常規方法的180倍，為超靈敏檢測奠定了信號基礎。更關鍵的是，團隊巧妙利用溶解氧作為共反應試劑，避免了傳統過硫酸鹽體系對生物分子的潛在損傷。
信號放大機制采用了獨特的雙循環設計。當目標microRNA-141存在時，會觸發T7核酸外切酶的級聯剪切反應，單個目標分子可誘導多達5000次的信號轉換。這種一步式DNA步行器策略相比傳統多步放大方法，將操作流程從6步簡化至2步，檢測時間由3小時縮短至40分鐘。電化學阻抗譜測試表明，該系統的信號響應線性范圍跨越6個數量級，完全覆蓋臨床樣本中microRNA的濃度變化區間。
性能優勢與臨床價值
在實際檢測性能方面，該傳感器展現出卓越的靈敏度。對microRNA-141的檢測限達到29.5阿摩爾每升，相當于每微升樣本中檢測出不到20個目標分子。這種靈敏度比常規qRT-PCR方法提高約1000倍，能夠有效識別早期腫瘤患者體液中微量的microRNA標志物。特異性測試顯示，傳感器對單堿基錯配序列的區分度高達98.7%，完美解決了microRNA家族成員間高度同源性的識別難題。
穩定性研究結果同樣令人振奮。在4℃保存條件下，傳感器響應信號在30天內僅衰減4.2%。批次間重復性測試的變異系數小于5%，滿足臨床診斷試劑的要求。研究人員特別優化了抗干擾性能，在10%血清基質中仍保持92%的檢測效率，為直接檢測臨床樣本掃清了障礙。
應用前景與發展方向
這項技術的臨床轉化前景廣闊。初步試驗證實，該傳感器對乳腺癌患者血清樣本的檢出率比現行標準方法提高35%，且與腫瘤分期呈顯著相關性。研究團隊正在開發多指標聯檢芯片，計劃同時監測12種癌癥相關microRNA，預計可將早期癌癥篩查準確率提升至90%以上。
未來改進將聚焦于系統集成化。通過引入微流控技術，目標檢測時間有望進一步縮短至15分鐘。智能手機兼容的便攜式讀出裝置正在研制中，將使檢測成本降低80%。納米材料修飾電極的新方案正在測試，初步數據顯示可將靈敏度再提升10倍，達到單分子檢測水平。
這項研究不僅為癌癥早期診斷提供了新工具，其創新的信號放大策略更為生物傳感領域開辟了新思路。隨著后續研究的深入，這種高靈敏、低成本、易操作的檢測平臺有望成為液體活檢的標準技術之一，推動精準醫療的發展進程。該成果已申請多項發明專利，相關技術正在與醫療器械企業合作進行產業化開發。
新型電致化學發光傳感器突破microRNA檢測極限
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