基于微流控电化学免疫传感器的白细胞介素-6超灵敏检测新方法及其在炎症早期诊断中的应用

《Bioelectrochemistry》：A flow-based diagnostic approach for early inflammation detection in clinical settings

本文报道了一种用于炎症早期诊断的微流控电化学免疫传感器。研究人员针对传统IL-6检测方法操作复杂、耗时长等问题，开发了基于MWCNTs-PAH/AuNPs纳米复合材料修饰的流式免疫传感平台。该传感器在PBS和FBS样本中实现了0.05 pg mL?1的检测限，展现了优异的灵敏度、重现性和稳定性，为POCT诊断提供了新方案。

　　

炎症反应是机体重要的防御机制，但过度或持续的炎症与多种疾病密切相关。其中，白细胞介素-6（IL-6）作为一种多效性细胞因子，在脓毒症、COVID-19、癌症等疾病的发生发展中起着关键作用。健康人体内IL-6浓度通常低于43.5 pg mL^?1，而临床检测方法的灵敏度有限（10-30 pg mL^?1），且传统实验室技术需要专业人员和昂贵设备，难以满足床旁检测（POCT）的需求。

针对这一技术瓶颈，研究人员在《Bioelectrochemistry》上发表了一项创新研究，开发了一种集成微流控的电化学免疫传感器平台。该平台将立体光刻3D打印的微流道与商业屏幕印刷碳电极（SPCEs）相结合，通过多壁碳纳米管-聚烯丙胺盐酸盐/金纳米粒子（MWCNTs-PAH/AuNPs）复合材料修饰电极表面，实现了对IL-6蛋白的高灵敏度检测。

关键技术方法包括：采用MWCNTs-PAH/AuNPs纳米复合材料修饰SPCEs工作电极，通过扫描电镜（SEM）和拉曼光谱进行表征；在微流控芯片中集成免疫传感界面，采用方波伏安法（SWV）进行检测；使用胎牛血清（FBS）样本验证传感器性能，评估选择性、重现性和稳定性。

Reagents and apparatus

研究使用重组IL-6蛋白和其特异性抗体，采用多壁碳纳米管-聚烯丙胺盐酸盐/金纳米粒子（MWCNTS-PAH/AUNPS）复合材料修饰屏幕印刷碳电极（SPCES），通过扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱进行材料表征，并利用循环伏安法（CV）和方波伏安法（SWV）评估电化学性能。

Biosensing assembly

研究人员采用逐步修饰策略构建免疫传感器：首先通过滴涂法在SPCEs工作电极上修饰MWCNTs-PAH/AuNPs纳米复合材料，增加电极导电性和比表面积；随后通过被动吸附固定IL-6抗体，形成特异性识别界面。在最优条件下，传感器在PBS和FBS基质中均表现出优异性能。

Conclusions

该研究成功开发了一种基于商业SPCEs的流式电化学传感平台，实现了0.001-0.1 ng mL^?1的线性检测范围和0.05 pg mL^?1的检测限。与传统的批次检测方法相比，该流式平台具有更高的灵敏度、重现性和检测速度，且所需样本体积小，操作简单，为炎症标志物的POCT检测提供了可靠解决方案。

这项研究的重要意义在于：首次将微流控技术与纳米材料修饰电极相结合用于IL-6检测，解决了传统静态检测方法的局限性；通过流体控制增强了传质效率，提高了检测重现性；为开发便携式、自动化的炎症诊断设备奠定了技术基础，符合WHO的ASSURED标准，具有重要的临床转化价值。