基于凝集素-聚糖相互作用和NH2-MIL-101(Fe)阻抗传感器的糖蛋白检测新策略

研究人员针对糖蛋白肿瘤标志物检测灵敏度不足的问题，开发了一种基于凝集素(WGA/Con A)与NH2-MIL-101(Fe)复合材料的阻抗传感器。该传感器实现了甲胎蛋白(AFP)在10–2-103 ng/mL范围内的超灵敏检测（LOD=0.5 pg/mL），并通过双凝集素策略解析了AFP中N-聚糖的双天线结构特征，为糖蛋白检测提供了新方法学。

　　

糖蛋白作为重要的肿瘤标志物，其精确检测对癌症诊断至关重要。然而传统检测方法面临两大挑战：一是低丰度糖蛋白的灵敏度不足，二是难以解析糖链细微结构差异。甲胎蛋白(AFP)作为肝细胞癌的关键标志物，其糖基化修饰包含重要生物学信息，但现有技术无法同时实现高灵敏度检测与糖链结构解析。

针对这一科学难题，国内研究人员在《Bioconjugate Chemistry》发表创新研究。团队利用微波法制备的NH₂-MIL-101(Fe)金属有机框架材料，构建了双凝集素阻抗传感器系统。通过小麦胚芽凝集素(WGA)和伴刀豆球蛋白A(Con A)分别靶向AFP的N-乙酰葡萄糖胺和甘露糖，实现了糖链结构的"电化学读取"。

关键技术包括：1）微波辅助合成NH₂-MIL-101(Fe)纳米材料；2）双凝集素修饰电极的阻抗传感平台构建；3）电化学阻抗谱(EIS)分析糖蛋白-凝集素结合动力学；4）基于阻抗信号解析N-聚糖空间构象。

【材料设计与表征】
通过X射线衍射和红外光谱证实NH₂-MIL-101(Fe)的成功合成，其多孔结构为凝集素固定提供理想载体。电镜显示材料呈规则八面体形貌，比表面积达1024 m²/g。

【传感器性能】
WGA@MIL-101(Fe)传感器对AFP检测限低至0.5 pg/mL，线性范围跨越5个数量级。对照实验显示，WGA传感器灵敏度较Con A体系高3.2倍，证实N-聚糖中甘露糖的空间位阻效应。

【糖链结构解析】
阻抗相位角分析揭示：Con A与甘露糖结合需克服较大能垒（ΔG*=28.7 kJ/mol），对应N-聚糖的双天线结构中甘露糖位于核心区的特征。WGA则更易接触末端的N-乙酰葡萄糖胺，其结合过程符合Langmuir吸附模型。

该研究突破性地将糖链结构差异转化为可量化的阻抗信号，不仅建立超灵敏检测平台，更首次通过电化学手段证实AFP的N-聚糖生物合成路径。WGA传感器的优异性能提示，N-乙酰葡萄糖胺可能成为肝细胞癌诊断的更特异靶点。研究为发展"糖代码"解读技术提供了新范式，对癌症早期诊断和糖生物学研究具有双重推动作用。