基于3D纸基分析器件与表面蛋白谱分析的EVs前列腺癌床旁检测新策略

本研究针对肿瘤源性细胞外囊泡(EVs)表面蛋白检测的灵敏度低、操作复杂等问题，开发了基于Fe3+ -DSPE-PDSNS信号放大的3D纸基分析器件(3D PADs)，通过多色普鲁士蓝反应实现EVs表面蛋白(PSMA/PSA/PTK-7等)数字化定量，30分钟内检出限达3×103 颗粒/mL，临床区分前列腺癌/前列腺炎/健康人群准确率达97.5%，为癌症无创诊断提供了便携式解决方案。

　　

前列腺癌作为男性第二大高发恶性肿瘤，现有诊断主要依赖前列腺特异性抗原(PSA)检测和组织活检，但PSA特异性低(约30%)，易受前列腺炎等良性疾病干扰，导致过度活检。液体活检技术虽能通过血液等体液检测肿瘤标志物，但作为明星标志物的肿瘤源性细胞外囊泡(EVs)因尺寸小、分离困难，现有检测方法如ELISA、质谱等依赖大型设备且步骤繁琐。如何实现EVs的高灵敏、便携式检测成为临床转化的重要瓶颈。

浙江某研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表研究，创新性地将3D折纸结构与纳米材料相结合，开发出可折叠的纸基分析器件(3D PADs)。该技术通过抗体捕获EVs后，利用磷脂衍生物DSPE-PEG₂₀₀₀
-HS修饰的Fe³⁺
掺杂聚合物纳米材料(DSPE-PDSNS)与EVs膜的高亲和力结合，释放的Fe³⁺
与铁氰化钾反应产生多色普鲁士蓝，实现信号级联放大。研究纳入临床样本验证，仅需折叠滑动纸张即可完成检测，无需专业设备。

关键技术包括：1) 3D PADs的CMC 52-EDC/NHS抗体固定技术；2) DSPE-PDSNS膜锚定信号放大系统；3) K₄
[Fe(CN)₆
]/K₃
[Fe(CN)₆
]多色比色定量；4) 智能手机读值系统。样本来源于健康供体、前列腺炎和前列腺癌患者队列。

【Working Principle】
通过T型3D PADs设计，A区固定PSMA等抗体捕获EVs，B区预存DSPE-PDSNS，C区含铁氰化钾试剂。折叠后材料顺序接触，DSPE-PDSNS像"章鱼触手"锚定EVs膜，酸性条件下释放Fe³⁺
形成浓度依赖性多色变化，实现可视化定量。

【Conclusion】
该平台突破传统EVs检测对仪器的依赖，检出限较现有技术提升3个数量级，30分钟内完成PSMA等5种表面蛋白谱分析。临床验证显示对前列腺癌诊断准确率高达97.5%，且可通过更换A区抗体适配其他癌症检测。

这项研究的重要意义在于：首次将EVs膜锚定放大系统与纸基微流控结合，创建了"捕获-放大-显色"一体化检测范式。其"样本进-结果出"的设计极大降低了操作复杂度，为资源有限地区提供了可靠的癌症筛查工具，也为多标志物联合检测提供了标准化平台。研究者特别指出，DSPE-PDSNS的脂质体修饰策略可推广至其他膜蛋白检测领域，具有广阔的应用前景。