基于磁性Fe3O4/α-Fe2O3@Au纳米复合材料的无标记电化学适体传感器用于外泌体CD63超灵敏检测

为解决外泌体标志物CD63检测中存在的操作复杂、灵敏度不足等问题，研究人员开发了一种基于磁性Fe3O4/α-Fe2O3@Au-适体（Apt）复合探针的无标记电化学传感器。该技术通过磁分离简化操作流程，利用金纳米颗粒（AuNPs）增强导电性，结合适体高亲和力实现特异性识别，最终达到13.4 pg/mL的检测限，并在人血清样本中验证了其可靠性（回收率100.82–106.45%），为癌症早期诊断提供了新策略。

　　

外泌体作为细胞间通讯的关键载体，其携带的CD63蛋白已被证实与卵巢癌、肺癌等多种恶性肿瘤密切相关。然而，传统检测方法如流式细胞术（FCM）和酶联免疫吸附试验（ELISA）依赖复杂预处理或昂贵设备，且灵敏度有限。如何实现外泌体标志物的快速、超灵敏检测，成为癌症早期诊断领域的重大挑战。

针对这一难题，丹阳市人民医院联合江苏高校的研究团队在《Materials Science in Semiconductor Processing》发表了一项突破性研究。他们巧妙设计了一种磁性异质结构纳米材料Fe₃O₄/α-Fe₂O₃@Au，通过磁分离与自组装技术，构建出无需标记的电化学适体传感器。该传感器不仅简化了操作流程，更将检测限降至13.4 pg/mL，为外泌体液体活检提供了革命性工具。

关键技术方法
研究采用水热合成-煅烧法制备Fe₃O₄/α-Fe₂O₃纳米片，通过NaBH₄还原法负载AuNPs形成复合探针。利用Au-S键固定硫醇化CD63适体，通过磁分离去除非特异性吸附，最终在磁性玻碳电极（MGCE）表面完成自组装检测。实验使用人血清样本验证性能，采用差分脉冲伏安法（DPV）进行信号分析。

研究结果

1. 材料表征
   TEM显示Fe₃O₄/α-Fe₂O₃呈层状结构（直径147 nm，厚度49 nm），AuNPs均匀分布（8 nm）。磁滞回线证实材料具有超顺磁性（饱和磁化强度35.6 emu/g），XPS验证了Fe²⁺/Fe³⁺共存状态。

2. 传感器构建优化
   适体浓度（1 μM）、孵育时间（60 min）和pH（7.4）被确定为最佳参数。Fe₃O₄/α-Fe₂O₃@Au使电子转移电阻（R_et）降低82%，显著提升信号响应。

3. 分析性能
   传感器在100 pg/mL–1 μg/mL范围内呈线性响应，检测限13.4 pg/mL（信噪比S/N=3），较ELISA灵敏度提高20倍。对人血清中CD63的回收率达100.82–106.45%，RSD<3%。

4. 特异性验证
   在胎牛血清（FBS）、牛血清白蛋白（BSA）等干扰物存在时，目标信号变化率<5%，证实优异抗干扰能力。

结论与意义
该研究通过Fe₃O₄/α-Fe₂O₃异质结构设计，巧妙平衡磁性与导电性：α-Fe₂O₃抑制Fe₃O₄过度聚集，AuNPs增强电子传递。磁驱动自组装技术不仅简化操作，更通过"磁屏障"效应减少电极污染。这种模块化设计策略可拓展至其他癌症标志物检测，为便携式诊断设备开发奠定基础。研究团队指出，未来通过适配体序列替换，该平台有望实现乳腺癌、前列腺癌等多癌种筛查，推动液体活检技术向基层医疗普及。