近红外电化学发光银纳米片与Cu-MOFs/SOx双淬灭传感系统用于癌胚抗原(CEA)的高灵敏度分析

本研究针对癌胚抗原(CEA)检测灵敏度不足的问题，开发了一种基于近红外电化学发光(NIR ECL)银纳米片(Ag-Cys)与铜基金属有机框架/肌氨酸氧化酶(Cu-MOFs/SOx)双淬灭系统的免疫传感器。通过电子转移和共振能量转移机制，实现了0.00005–100 ng mL?1 的宽线性范围和43.65 fg mL?1 的超低检测限，为肿瘤标志物检测提供了新策略。

　　

在肿瘤诊断领域，癌胚抗原(CEA)作为重要的糖蛋白类肿瘤标志物，其检测灵敏度直接关系到癌症早期筛查的准确性。然而传统检测方法如酶联免疫吸附试验(ELISA)存在操作繁琐、灵敏度有限等问题。电化学发光(ECL)技术虽具有背景干扰低、可控性强的优势，但传统ECL发光体普遍存在组织穿透性差、光损伤明显等缺陷。更关键的是，现有淬灭策略多依赖单一机制，难以实现信号的高效调控。这些技术瓶颈严重制约了肿瘤标志物检测的临床应用。

为解决上述问题，由济南大学等机构研究人员组成的团队在《Talanta》发表了创新性研究。该工作通过将具有近红外发射特性的银纳米片(Ag-Cys)与铜基金属有机框架/肌氨酸氧化酶(Cu-MOFs/SOx)双淬灭系统相结合，构建了新型ECL免疫传感器。研究采用模板法合成Ag-Cys纳米片，通过EDC/NHS活化将CEA抗体固载于纳米片表面；同时制备Cu-MOFs/SOx复合材料作为信号探针。借助紫外可见光谱、分子轨道计算等技术验证了电子转移与共振能量转移的双重淬灭机制。

材料表征
扫描电镜(SEM)显示Ag-Cys呈400-500 nm的层状结构，能量色散X射线谱(EDS)证实其含有Ag、S等特征元素。X射线光电子能谱(XPS)分析表明Ag-Cys中Ag以Ag⁰
和Ag⁺
混合价态存在，这种特殊电子结构为其ECL性能奠定了基础。

双淬灭机制验证
紫外吸收实验发现Cu-MOFs/SOx在520 nm处的吸收峰与Ag-Cys的ECL发射光谱高度重叠，满足共振能量转移条件。电化学阻抗谱(EIS)证实Cu-MOFs/SOx能显著降低体系电子转移电阻，表明存在电子转移淬灭途径。密度泛函理论(DFT)计算进一步揭示，Cu-MOFs的LUMO能级(-3.42 eV)低于Ag-Cys的HOMO能级(-5.31 eV)，为电子转移提供了热力学可能。

分析性能
该传感器对CEA的检测限低至43.65 fg mL^?1
，较传统ELISA提升4个数量级。在血清样本中回收率达97.3%-103.8%，且与甲胎蛋白(AFP)等常见干扰物交叉反应性低于4.2%，展现出优异的临床适用性。

这项研究的意义在于：首次将NIR ECL材料与双淬灭策略相结合，通过Ag-Cys的深层组织穿透特性与Cu-MOFs/SOx的协同淬灭效应，突破了肿瘤标志物检测的灵敏度瓶颈。所建立的检测平台不仅为CEA检测提供了新方法，其设计思路还可拓展至其他疾病标志物的超灵敏检测，在精准医疗领域具有重要应用前景。研究团队特别指出，该技术未来可通过微流控芯片集成，实现便携式肿瘤筛查设备的开发。