基于双电化学发光信号同步检测结核病生物标志物的传感器研究

《Microchemical Journal》：Dual electrochemiluminescence signal sensor for simultaneous analysis of multiple tuberculosis biomarkers

本刊推荐一种新型双电化学发光（ECL）信号传感器，通过空间隔离检测区设计同步分析干扰素-γ（IFN-γ）和白介素-2（IL-2）两种结核病（TB）生物标志物。该传感器采用碳量子点（CQDs）与铜纳米簇（CuNCs）作为电位分辨探针（-2.0 V vs. +1.1 V），结合金纳米颗粒（AuNPs）与磁珠（MBs）实现信号多级放大，检测限达fg·mL?1级别，为结核病早期诊断提供高灵敏度解决方案。

　　

Section snippets

Materials and reagents

所有抗原、抗体及ELISA试剂盒均购自美国R&D Systems公司。甲胎蛋白（AFP）和牛血清白蛋白（BSA，纯度98%）由北京索莱宝科技有限公司供应。蔗糖（纯度99%）、氢氧化钠（分析纯）、柠檬酸钠（分析纯）、无水乙醇（分析纯）和过硫酸钾（K₂S₂O₈，分析纯）购自天津大茂化学试剂有限公司。过氧化氢（H₂O₂，纯度30%）来自西格玛奥德里奇公司。实验用水为超纯水（18.2 MΩ·cm）。

Characterization of ECL nanoprobes

透射电子显微镜（TEM）表征证实，成功合成了分散性良好的碳量子点（CQDs）和铜纳米簇（CuNCs），其平均粒径分别约为4.5 nm和7.3 nm（图1A、B）。图1C显示金纳米颗粒（AuNPs）为分散均匀的球形颗粒，平均粒径17 nm。羧基化磁珠（MBs）呈光滑球形结构，平均粒径200 nm（图1D）。在聚乙烯亚胺（PEI）介导下，CQDs成功负载于AuNPs表面（图1E），而CuNCs通过Au-S键与AuNPs结合（图1F）。最终，MBs通过吸附作用富集大量AuNPs@CQDs与AuNPs@CuNCs，形成高灵敏度ECL探针MBs@AuNPs@CQDs和MBs@AuNPs@CuNCs。

Conclusion

总之，我们开发了一种新型双ECL信号传感器，能够同步定量血清中多种结核病生物标志物。优化后的ECL生物传感器具备双分析物检测能力，并展现出卓越的灵敏度，可同步检测干扰素-γ（IFN-γ）抗原和白介素-2（IL-2）抗原，检测限分别低至3.2 fg·mL^?1和3.3 fg·mL^?1。此外，结核病生物标志物的分析结果与商业ELISA试剂盒高度一致，证实了该传感器在临床诊断中的高可靠性。