用于儿童白血病多靶点检测的柔性电化学生物芯片研发与应用

本文报道了一种基于聚吡咯(PPy)和石墨烯量子点(GQD)自组装技术的柔性电化学生物芯片，该芯片通过简易增材制造技术构建三电极系统，可实现对儿童急性淋巴细胞白血病(ALL)关键致癌基因（如ETV6-RUNX1、TCF3-PBX1等）的无标记检测，检测限达9-29个基因拷贝数，在15分钟内完成高灵敏度分析，为白血病精准诊断提供了创新性解决方案。

　　

亮点

材料

铁氰化钾(K₃[Fe(CN)₆])、亚铁氰化钾(K₄[Fe(CN)₆])、磷酸二氢钠(NaH₂PO₄)、磷酸氢二钠(Na₂HPO₄)和氢氧化钠(NaOH)购自巴西VETEC公司。柔性氧化铟锡(ITO)基板、盐酸(HCl)、吡咯(98%)、苯胺(99.5%)、石墨烯量子点(GQD)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、Tris碱和乙二胺四乙酸(EDTA)等材料均用于实验。

生物芯片构建步骤的微观表征

通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对生物芯片逐层自组装过程进行表征。图2a显示聚吡咯(PPy)薄膜的电聚合形态呈现典型的结节状和花椰菜状结构特征。石墨烯量子点(GQD)吸附到PPy表面后（图2b），由于纳米晶体干燥时的聚集效应，呈现出絮凝状形貌。在DNA探针固定和非特异性位点封闭后，表面形貌进一步变化，证实了生物分子的成功固定。

结论

自动化切割技术在本研究中实现创新应用——这项通常用于设计领域的技术，成功实现了基板的高效微型化加工。虽然金属化工艺因金靶材成本较高而不能归类为低成本技术，但其展现出优异的成本效益比，仅需120秒镀膜即可生产15个生物芯片。基于柔性PET/ITO的基板使简化制造成为可能，为便携式诊断设备开发提供了新思路。

CRediT作者贡献声明

Léony S. Oliveira： 原创撰写、可视化、验证、软件、方法论、研究、形式分析、数据整理、概念化。

Norma Lucena-Silva： 方法论、研究、形式分析、数据整理、概念化。

Cesar A.S. Andrade： 评审编辑、原创撰写、可视化、验证、软件、资源、项目管理、方法论、研究、资金获取、形式分析、数据整理、概念化。