基于G-四链体/血红素催化聚多巴胺快速沉积的PSA双模式免疫分析：比色与光热检测新策略

为解决肿瘤标志物检测中传统方法灵敏度不足、临床转化困难的问题，山东科研团队开发了一种基于G-四链体/血红素（G4/hemin）催化多巴胺（DA）快速聚合的双模式免疫传感器。通过DNA纳米水凝胶局部富集聚多巴胺（PDA），实现了前列腺特异性抗原（PSA）的比色（检测限0.63 ng·mL?1 ）与光热（0.51 ng·mL?1 ）双信号检测，为精准医疗提供了简便高效的诊断工具。

　　

肿瘤诊断的困境与突破
恶性肿瘤已成为威胁人类健康的头号杀手，但现有诊断技术面临两难：活体组织检查具有侵入性，影像学方法又存在灵敏度低、分辨率不足的缺陷。尽管肿瘤标志物检测（如PSA）提供了非侵入性解决方案，但传统酶联免疫吸附试验（ELISA）依赖昂贵的辣根过氧化物酶（HRP），且信号放大能力有限。更棘手的是，实验室研发的高灵敏度纳米检测技术往往因设备复杂、成本高昂而难以临床推广。

山东的研究团队在《Microchemical Journal》发表的研究中，巧妙利用DNA纳米技术的可编程特性，将G-四链体/血红素（G4/hemin）这一人工酶模拟物与多巴胺（DA）聚合反应相结合，构建出集比色与光热检测于一体的智能免疫传感器。该研究不仅突破了传统检测技术的瓶颈，更开创了DNA纳米材料在即时诊断（POCT）中的创新应用范式。

关键技术方法
研究采用羧基化96孔板固定抗PSA抗体捕获靶标，设计Y型DNA（Y-DNA）与含G4序列的 linker DNA（L-DNA）自组装成纳米水凝胶。通过G4/hemin催化DA快速聚合生成聚多巴胺（PDA），利用其显色特性实现比色检测，同时借助PDA的近红外（NIR）光热效应建立温度信号检测体系。临床样本验证采用真实血清标本，通过双信号交叉验证提高可靠性。

DNA纳米水凝胶合成与PDA沉积机制
凝胶电泳证实了Y-DNA与L-DNA成功组装成纳米水凝胶结构（图1A）。该三维网络不仅大幅提升了G4/hemin的负载效率，更通过局部富集效应使PDA沉积量增加3.8倍。透射电镜（TEM）显示纳米水凝胶表面形成致密PDA涂层（图1B），紫外光谱在650 nm处出现特征吸收峰，证实PDA的显色能力。

双模式信号放大策略
比色检测中，纳米水凝胶组的吸光度值是线性DNA对照组的2.3倍，检测限低至0.63 ng·mL^?1
。光热模式下，808 nm激光照射5分钟后，PDA产生的温升与PSA浓度呈线性相关（R²
=0.997），灵敏度达0.51 ng·mL^?1
。两种模式在血清样本中均保持>92%的回收率，且与商业ELISA试剂盒结果高度一致（P>0.05）。

结论与展望
该研究通过G4/hemin-PDA信号放大系统与DNA纳米水凝胶的协同作用，实现了PSA检测灵敏度与准确度的双重突破。创新性体现在三方面：①首次将G4/hemin催化体系应用于PDA原位沉积；②开发可编程DNA纳米结构作为信号放大器；③整合比色与光热双模式消除单一检测的偶然误差。这种"一石二鸟"的设计不仅为肿瘤早筛提供了新工具，更启示了DNA纳米材料在即时诊断设备开发中的巨大潜力。正如通讯作者Wenxiao Wang强调的，该方法通过模块化设计可适配其他生物标志物检测，为家庭化、便携式诊断设备的研发铺平了道路。