纳米酶催化SERS分析平台联合催化发夹自组装技术实现胃癌早期标志物EFNA1/MMP13的超灵敏检测

为解决早期胃癌(GC)标志物检测灵敏度不足的难题，镇江科研团队开发了基于双功能Au@Pt NPs（兼具过氧化物酶POD活性和SERS性能）的催化SERS分析平台，结合催化发夹组装(CHA)核酸扩增策略，实现了EFNA1和MMP13的pg/mL级检测。该平台通过抗体-DNA偶联物触发CHA级联反应，催化TMB转化为SERS活性分子ox-TMB，并利用等离子体耦合效应增强信号，其检测结果与ELISA一致，为胃癌早期诊断提供了高特异性、抗干扰的新方法。

　　

胃癌是全球高发恶性肿瘤，早期患者5年生存率可达90%，而中晚期骤降至30%以下。然而，传统血清标志物如CEA、CA72-4等因灵敏度不足难以满足早期诊断需求。Ephrin-A1（EFNA1）和基质金属蛋白酶13（MMP13）作为新兴标志物组合虽能提升诊断效能（AUC=0.794），但现有ELISA等技术仍面临成本高、抗干扰弱等瓶颈。在此背景下，镇江的研究团队创新性地将催化发夹组装（CHA）核酸扩增策略引入蛋白质检测领域，构建了纳米酶催化SERS分析平台，相关成果发表于《Microchemical Journal》。

研究团队采用三项核心技术：首先合成具有多孔Pt壳层的52 nm双功能Au@Pt NPs，其兼具过氧化物酶（POD）样活性和10⁶级SERS增强因子（EF）；其次利用反应离子刻蚀（RIE）制备金包被硅纳米柱阵列（Au/SiNPA）作为均质化捕获基底；最后设计抗体-DNA偶联物（如Ab1-1@DNA1-1）实现CHA循环扩增，通过hpDNA1/hpDNA2动态组装将大量Au@Pt NPs锚定至基底表面。

【Synthesis of Au@Pt NPs】
透射电镜显示Au@Pt NPs呈规则球形（图2a），表面分布的4 nm铂原子簇形成多孔结构（图2b），0.226 nm晶格条纹证实其为Pt（111）晶面（图2c）。XPS谱图显示Pt 4f_7/2结合能正移0.8 eV，证实Au核向Pt壳层电子转移（图2d），这使其TMB催化效率较纯AuNPs提升4.3倍（图2e）。

【Characterization of Au@Pt NPs】
该纳米酶在10^-3 M H₂O₂条件下可高效催化TMB生成ox-TMB，其SERS信号在1342 cm^-1处特征峰强度与浓度呈线性相关（R²=0.997）。Au/SiNPA基底通过有限时域差分（FDTD）模拟显示纳米柱间隙可产生均一电磁场增强（图3b）。

【Conclusion】
该平台对EFNA1/MMP13的检测限分别达0.48 pg/mL和0.36 pg/mL，较传统ELISA灵敏度提升2个数量级。临床血清测试显示其与ELISA结果高度一致（R>0.98），且不受10⁵倍浓度干扰物影响。研究首次实现CHA扩增策略与纳米酶-SERS平台的联用，为蛋白质超灵敏检测提供了"催化转化-等离子耦合"双增强新范式。

讨论指出，该工作的突破性在于：① 通过抗体-DNA偶联物将蛋白质检测转化为核酸扩增事件，解决了低丰度蛋白检测难题；② 双功能Au@Pt NPs实现"一标双读"，既催化生成SERS报告分子ox-TMB，又作为等离子体耦合载体；③ 4×4微阵列芯片设计使检测通量提升16倍。作者Chun Dai等强调，该策略可拓展至其他癌症标志物联检，为POCT设备开发奠定基础。