基于两步法合成rGO@AuNPs纳米复合材料的电化学VWF生物传感器用于ECMO出血并发症的早期预测

本文创新性地开发了一种基于还原氧化石墨烯-金纳米颗粒（rGO@AuNPs）纳米复合材料的电化学生物传感器，通过两步合成法优化界面结构，实现了对Von Willebrand因子（VWF）的超高灵敏度检测（检测限0.39 pg/mL，15分钟内完成）。该传感器在猪模型和临床样本中与ELISA法呈现显著相关性（Pearson系数0.926–0.974），为体外膜肺氧合（ECMO）相关出血风险的床旁检测（POCT）提供了快速、便携的解决方案。

　　

Chemicals and apparatus

石墨烯氧化物（GO）购自上海阿拉丁生化科技有限公司。VWF抗体由北京博奥森生物技术有限公司提供。VWF抗原（Ag）购自武汉艾博抗科技有限公司。戊二醛（50%）来自上海麦克林生化有限公司。四氯金酸（HAuCl₄）由上海乐研生物科技有限公司供应。磷酸盐缓冲液（PBS, pH 7.2–7.4）购自北京索莱宝科技有限公司。猪VWF ELISA检测试剂盒购自江苏酶标生物科技有限公司。所有电化学测试均使用CHI760E电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）完成。

Overall design of the VWF biosensor

图1A展示了这款专为ECMO期间快速检测VWF设计的电化学生物传感器的整体架构。传感器采用丝网印刷技术构建于柔性聚乙烯 terephthalate（PET）基底上，具备优异的稳定性和可扩展生产潜力。其核心是一个紧凑的三电极系统（尺寸10 mm × 36 mm）：对电极（CE）和工作电极（WE）通过逐层沉积银和碳导电墨水制成，而参比电极（RE）则采用Ag/AgCl材料修饰以确保电势稳定性。最妙的是，工作电极表面通过两步合成法精心修饰了rGO@AuNPs纳米复合材料——这种设计不仅大幅提升了电子传输效率，还为抗体固定提供了大量活性位点，堪称“纳米尺度的分子锚点”！

Conclusion

本研究成功开发了一种基于两步合成优化rGO@AuNPs纳米复合材料的电化学VWF生物传感器。通过分步添加HAuCl₄的策略，实现了粒径约22 nm的金纳米颗粒（AuNPs）均匀分布，7 μL复合材料负载最大化增加了电化学活性表面积，而100 μg/mL的抗体固定浓度确保了最佳生物结合效率。电化学测试表明，传感器在1–100,000 pg/mL的宽浓度范围内呈现优异线性（R² = 0.9988），检测限低至0.39 pg/mL，且可在15分钟内完成分析，堪称“秒级响应”的出血预警专家！