基于等离子体-光子元表面与介孔Nb2C MXene的IgAN细胞外囊泡检测传感器研究

本工作设计了一种新型等离子体-光子元表面（plasmonic-photonic metasurface）生物传感器，通过介孔Nb2C MXene（mesoNb2C）增强电化学发光（ECL）性能，结合金纳米环（Au NRs）局域表面等离子体共振（LSPR）与ZnS@SiO2光子晶体的反射协同作用，实现了对IgA肾病（IgAN）患者尿液细胞外囊泡（EVs）中miRNA-23b-3p的超灵敏检测（检测限0.45 fM），为无创肾病诊断提供新策略。

　　

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Materials and apparatus

实验材料与仪器详见支持信息（Supporting Information）。

Synthesis of MesoNb₂C

Nb₂C纳米片的制备流程详见支持信息。取6 mL浓度为1 mg/mL的Nb₂C溶液加入54 mL水中，搅拌10分钟确保完全分散。随后向混合液中加入150 μL 1 M CuSO₄和75 μL H₂O₂，继续搅拌30分钟。反应后以5000 rpm转速离心5分钟收集沉淀，并洗涤三次。

Characterization of MesoNb₂C

图1(A)展示了mesoNb₂C的制备过程：首先利用NH₄HF₂和TMAOH对Nb₂AlC进行插层蚀刻，得到Nb₂C MXene。图1(B)为经TMAOH插层后的Nb₂C MXene的SEM图像，尺寸约1 μm。类芬顿试剂（Fenton-like reagent）的强氧化性导致Nb₂C MXene平面和边缘发生同步氧化反应，经CuSO₄/H₂O₂均匀氧化后得到Nb₂C/Nb₂O₅复合材料。图1(C)显示了Nb₂O₅量子点……

Conclusion

本研究设计了一种用于EVs中miRNA-23b-3p检测的新型元传感器（metasensor）。介孔Nb₂C MXene凭借更大比表面积和更多活性位点，成为优异的ECL发光探针。元传感器中金纳米环阵列（Au NRs array）的LSPR效应增强了mesoNb₂C的ECL强度，ZnS@SiO₂光子晶体的反射效应降低了系统光损耗。该传感器成功应用于IgAN患者尿液EVs中miRNA-23b-3p的灵敏检测。