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为解决口腔癌死亡率高、生物标志物检测难的问题，研究人员开展 miRNA-31 电化学生物传感器研究，该传感器灵敏度高、稳定性好，对口腔癌早期诊断意义重大。
口腔癌早期诊断的新曙光：基于 miRNA-31 的电化学生物传感器研究
在全球范围内，口腔癌是一个严峻的健康挑战。想象一下，口腔里悄悄长出的 “小恶魔”，正一步步威胁着人们的生命。据统计，美国约 3% 的癌症诊断为口腔癌，全球每年有大量新发病例和死亡病例，其中口腔鳞状细胞癌（OSCC）占近 90%。它就像一个隐藏在暗处的 “杀手”，具有很强的侵袭性和转移性。
早期发现口腔癌至关重要，可一旦到了晚期，治疗手段受限，患者的生存率也会大幅下降。目前最大的难题在于癌症生物标志物的检测。传统检测方法，如逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）、液滴数字 PCR（ddPCR）和下一代测序，不仅耗时耗力，还需要昂贵的仪器。等温核酸扩增技术（NAATs）虽然能快速检测，但引物设计复杂，试剂昂贵，还容易出现非特异性结合的问题。
为了攻克这一难题，美国佐治亚大学纳米电化学实验室的研究人员展开了深入研究。他们把目光聚焦在微小核糖核酸 - 31（miRNA-31）上，它在口腔白斑和 OSCC 中表达上调，在血清等生物样本中也稳定存在，是潜在的口腔癌生物标志物。
研究人员研发了一种基于石墨烯修饰玻碳电极的电化学生物传感器，以单链脱氧核糖核酸（ssDNA）作为生物识别元件，利用电化学阻抗谱（EIS）技术来检测 miRNA-31。
在实验过程中，研究人员对多个关键参数进行了优化。石墨烯负载量方面，过多的石墨烯会破坏碳网络，降低电极导电性，最终确定了 56μg/cm2 的最佳负载量。DNA 浓度的优化也至关重要，2μM 的 DNA 浓度能保证有效捕获目标分子，同时减少空间位阻。杂交时间设定为 60 分钟，此时杂交效率最高，信号最强。杂交温度在 25°C 时，能平衡杂交动力学和复合物稳定性。
经过优化后，该生物传感器展现出了卓越的性能。在缓冲液中，其检测限低至 10?11M（70pg/mL 或 6.022×10? copies/μL），在稀释血清中为 10?1?M（700pg/mL 或 6.022×10? copies/μL）。通过与非互补的 miRNA-25 对比实验，证实了该传感器对 miRNA-31 具有高度特异性。在血清样本检测中，miRNA-31 与非互补链相比，阻抗增加明显，这表明传感器能精准识别目标分子。
此外，该生物传感器还具有良好的时间稳定性。在 4°C 下储存 3 天后，信号仅下降 70%，10 天后仍能保持一定的稳定性。
这项研究意义重大。它为口腔癌的早期诊断提供了一种快速、灵敏且成本效益高的检测方法。这种生物传感器有望成为初步筛查工具，辅助医生更早发现口腔癌，结合传统诊断方法，提高整体诊断准确性。虽然该传感器在性能上表现出色，但研究人员也指出，杂交过程中的温度波动和生物受体的降解可能会影响其性能，未来还需要进一步研究其长期稳定性，以及在真实样本中的检测效果，为口腔癌患者的个性化治疗策略提供更有力的支持。
总的来说，这项发表在《Journal of Biological Engineering》上的研究成果，为口腔癌的早期诊断带来了新的希望，为口腔癌防治领域开辟了新的方向，让我们在对抗口腔癌的道路上又前进了一步。
