基于 CdS 量子点调制 HOFs-Cu2+-g-C3N4的超灵敏检测 Aβ 的电化学发光 / 比色生物传感器：阿尔茨海默病早期诊断的新希望

为解决阿尔茨海默病（AD）中 β- 淀粉样肽（Aβ）检测难题，研究人员构建基于 HOFs-Cu2+-g-C3N4纳米复合材料的 ECL / 比色生物传感器。该传感器检测 Aβ 灵敏度高，两种模式相互验证，对 AD 早期诊断意义重大。

　　在生命科学和健康医学领域，阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）就像一座难以攻克的大山，严重威胁着人们的健康。AD 是一种渐进性的神经退行性疾病，发病隐匿。目前，β- 淀粉样蛋白（β-amyloid，Aβ）级联假说主导着 AD 发病机制的研究，Aβ 由 β- 淀粉样前体蛋白（APP）水解产生，在细胞基质中沉淀积累后具有很强的神经毒性。它不仅会引发神经元退行性病变，还会触发一系列病理事件，如神经原纤维缠结、氧化应激、突触功能障碍以及血脑屏障破坏等，是 AD 患者大脑中神经元退化和死亡的主要原因。同时，研究发现 AD 患者体内 Cu²⁺沉积增加，Cu²⁺还能与 Aβ 相互作用，促进 Aβ 的病理聚集和沉积。

在这样的背景下，寻找一种高效、准确的 Aβ 检测方法显得尤为重要。传统的单模式生物传感方法存在局限性，难以满足 AD 早期诊断的需求。而双模式分析方法，如电化学发光（electrochemiluminescent，ECL）/ 比色模式，通过不同检测结果的相互验证，能提高检测数据的准确性和可靠性。

为了解决这些问题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项重要研究。他们构建了基于氢键有机框架（Hydrogen-bonded organic frameworks，HOFs）-Cu²⁺- 石墨相氮化碳（graphitic carbon nitride，g-C₃N₄）纳米复合材料的 ECL / 比色生物传感器，用于超灵敏检测 Aβ。该研究成果发表在《Bioelectrochemistry》上，为 AD 的早期诊断带来了新的希望。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，通过溶液自组装法合成了 HOFs-Cu²⁺-g-C₃N₄纳米复合材料，利用超声条件制备了 Cu²⁺-g-C₃N₄。其次，运用透射电子显微镜（TEM）对材料进行表征，观察材料的微观结构。

研究结果如下：

• 材料表征：通过 TEM 观察发现，Cu²⁺-g-C₃N₄呈现二维不规则纳米片状形态，HOFs 呈现纳米棒状框架结构，在 HOFs-Cu²⁺-g-C₃N₄材料中，既能看到 Cu²⁺-g-C₃N₄的二维纳米片状形态，也能看到 HOFs 的棒状结构，这表明 HOFs 的棒状结构成功复合到了材料中。
• 检测性能：在 ECL 模式下，将 HOFs-Cu²⁺-g-C₃N₄负载在电极表面，目标分析物 Aβ 能同时结合 Cu²⁺和肽片段 KLVFF，从而将 CdS 量子点（QDs）-KLVFF 捕获在电极上。CdS QDs 与 HOFs-Cu²⁺-g-C₃N₄发生 ECL 共振能量转移，使 ECL 强度增加。该模式下 Aβ 的检测浓度范围为 0.1 pM - 0.1 μM，检测限为 0.07 pM。在比色模式下，负载在磁珠上的适配体特异性捕获目标 Aβ，HOFs-Cu²⁺-g-C₃N₄作为纳米酶参与 TMB-H₂O₂显色体系，与目标 Aβ 依次结合，利用功能化磁珠磁分离后实现 Aβ 的便捷比色检测。该模式下 Aβ 的检测浓度范围为 0.1 pM - 0.1 μM，检测限为 0.032 pM。

研究结论和讨论部分表明，基于 HOFs-Cu²⁺-g-C₃N₄功能纳米材料构建的 ECL / 比色生物传感器，具有超灵敏检测 Aβ 的能力。HOFs-Cu²⁺-g-C₃N₄纳米材料不仅展现出优异的 ECL 性能，还具备良好的纳米酶特性。ECL 和比色双信号输出模式相互验证，提高了检测的可靠性和准确性，降低了假阳性 / 假阴性结果，在 AD 的早期诊断中具有潜在的应用价值。未来，通过调节 HOFs 的金属中心，有望进一步优化该生物传感器的性能，为 AD 的防治提供更有力的技术支持。