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乳腺癌早期精准检测面临传统技术成本高、操作复杂等挑战。研究人员开发基于 ZnO 四足体 - K?PTC 纳米杂化材料的电化学适配体传感器（aptasensor）检测 HER2，线性范围 1 fg/mL–10 μg/mL，检测限 0.58 fg/mL，为乳腺癌 POCT 设备开发及农村地区筛查提供新方案。
乳腺癌作为全球女性健康的 “头号杀手”，其早期精准检测与大规模筛查的需求日益迫切。传统诊断手段如乳腺钼靶、超声、免疫组化等，虽在临床广泛应用，但存在设备昂贵、操作繁琐、检测周期长等局限，尤其在资源匮乏的农村和低 socioeconomic 地区，普及难度极大。此外，HER-2（人表皮生长因子受体 2）作为乳腺癌重要生物标志物，其过表达状态（约 20–30% 乳腺癌患者）直接影响治疗方案选择与预后判断，但现有检测方法多依赖实验室环境，难以满足现场快速检测（POCT）需求。因此，开发一种低成本、高灵敏度、便携化的 HER-2 检测技术，成为突破乳腺癌早期诊断瓶颈的关键。
在此背景下，印度石油与能源研究大学（UPES）等机构的研究团队开展了相关研究，成果发表于《Scientific Reports》。
研究团队开发了一种基于 ZnO 四足体 - K?PTC（K?PTC：苝四羧酸四钾盐）纳米杂化材料的电化学适配体传感器，用于乳腺癌标志物 HER-2 的超灵敏检测。
研究采用的关键技术方法包括：
- 纳米材料合成：通过特定工艺制备 ZnO 四足体（ZnOT）与 K?PTC 的核 - 壳结构纳米杂化材料，利用 X 射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、紫外 - 可见光谱（UV-Vis）、光致发光光谱（PL）及扫描电子显微镜（SEM）等手段对其结构与光学性质进行表征。
- 适配体传感器构建：将靶向 HER-2 的适配体通过氢键作用固定于纳米杂化材料修饰的碳丝网印刷电极（CSPE）表面，形成 CSPE/ZnOT-K?PTC / 适配体生物纳米电极。
- 电化学检测：采用方波伏安法（SWV）分析传感器对 HER-2 的响应，以亚甲基蓝（MB）为氧化还原介质，在含 MB 的磷酸盐缓冲液（PBS-MB）中评估检测性能。
研究结果
材料表征与性能
- 结构确认：XRD 显示 ZnOT-K?PTC 杂化材料中 ZnOT 与 K?PTC 的特征衍射峰，晶粒尺寸约 15.96 nm，表明二者成功复合；FTIR 证实 K?PTC 的羧基（-COOH）与 ZnOT 表面羟基（-OH）通过氢键结合；SEM 观察到 ZnOT 四足体结构均匀，表面包覆 K?PTC 层。
- 光学与电化学特性：UV-Vis 显示 K?PTC 的 π-π 跃迁特征吸收峰（480–520 nm）及 ZnOT 的带隙跃迁峰（300 nm）；PL 光谱显示杂化材料发光效率提升，电荷转移能力增强；循环伏安法（CV）表明杂化电极的电活性表面积达 0.278 mm2，电子转移速率显著高于单一材料。
传感器分析性能
- 线性范围与检测限：SWV 结果显示，传感器对 HER-2 的响应在 1 fg/mL 至 10 μg/mL 范围内呈线性，检测限（LoD）低至 0.58 fg/mL，灵敏度达 2.08 μA/fg/(mL?mm2)，优于多数现有 HER-2 检测方法。
- 特异性与稳定性：在干扰物（HPV-16、PCA3 等）存在下，传感器对 HER-2 的信号响应保持 90% 以上，显示高特异性；常温储存 30 天，电流响应波动小于 5%，表明其良好的稳定性。
- 实际样本检测：在加标血清样本中，传感器对 HER-2 的回收率达 97.26–99.78%，验证了其临床样本检测的可靠性。
结论与意义
本研究开发的 ZnOT-K?PTC 纳米杂化适配体传感器，通过 3D 纳米结构的高表面积特性与适配体的高特异性识别能力结合，实现了 HER-2 的超灵敏电化学检测。其优势包括：
- 性能突破：检测范围覆盖从飞克级到微克级的宽浓度区间，检测限达飞克级，满足早期微量标志物检测需求。
- 成本与便携性：基于丝网印刷电极与纳米材料的低成本制备工艺，有望开发为便携式 POCT 设备，适用于资源有限地区的乳腺癌筛查。
- 应用潜力：适配体 - 纳米材料复合策略为其他癌症标志物（如 CEA、CA125 等）的检测提供了通用型平台，可扩展至多标志物联合检测。
研究为乳腺癌的早期诊断提供了创新技术路径，其成果若进一步转化，将显著提升乳腺癌筛查的可及性与效率，尤其为农村和低收入地区的医疗资源优化提供关键技术支撑。未来研究可聚焦于分子印迹聚合物（MIPs）的引入以增强适配体稳定性，或开发多通道传感器实现多靶点同步检测，推动该技术向临床实用化迈进。
