基于酶响应性水凝胶与周期磁调制电化学系统的透明质酸酶检测平台及其在膀胱癌无创监测中的应用

本研究开发了一种创新平台，通过透明质酸酶（HAase）响应性水凝胶与周期磁调制电化学系统（PMMES）的结合，实现了尿液中HAase活性的直接定量检测。该技术利用酶特异性降解水凝胶释放磁珠（MBs），并通过频率域分析消除基线漂移干扰，在血尿样本中仍保持优异性能，为膀胱癌无创监测提供了高灵敏度（检测限0.414 U/mL）且无需样本前处理的解决方案。

　　

Highlight

我们开发了一种结合透明质酸酶（HAase）可降解水凝胶与周期磁调制电化学分析系统（PMMES）的创新平台，用于尿液中HAase活性的精准定量。该系统通过HAase特异性降解负载磁珠（MBs）的透明质酸（HA）水凝胶，将酶活性转化为可定量检测的磁珠信号，并利用PMMES的频率域分析技术有效规避传统电化学检测中的基线漂移问题。

Materials

链霉亲和素磁珠（MB）购自中国上海碧云天生物。铁氰化钾（K₃[Fe(CN)₆]）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）来源于中国上海阿拉丁试剂。六水合氯化铁（FeCl₃·6H₂O）和透明质酸钠由上海麦克林生化提供。氯化钾（KCl）和盐酸（HCl）采购自国药集团化学试剂有限公司。1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC）等其余试剂均采用分析纯级别。

PMMES for quantification of magnetic beads

我们开发的周期磁调制电化学分析系统（PMMES）可通过表面修饰电活性物质的磁珠进行定量检测。在先前研究中[40]，该周期磁调制策略已证实在信噪比和检测限方面优于传统安培检测法。本系统通过电极上下方交替工作的电磁铁产生周期性磁场变化，使磁珠规律性地靠近与远离电极表面，产生具有周期特征的时域电流信号。通过频率域分析提取特定频率的振幅值，该振幅直接对应磁珠信号强度。这种创新方法显著降低了对电化学测量基线稳定性的依赖。

Conclusion

总之，我们开发了一种无需样本前处理即可直接定量尿液中透明质酸酶活性的检测平台。该系统利用透明质酸水凝胶包埋的磁珠将目标信号转换并放大为磁珠信号，再通过周期磁调制电化学分析系统实现精准测量。凭借水凝胶降解的特异性和磁珠的磁分离特性，该方法不仅能有效减少尿液成分干扰，更显著降低了膀胱癌患者常见血尿状况的影响，展现出强大的临床应用潜力。